Обґрунтування конструктивно-технологічних рішень влаштування фундаментів будівель і споруд із використанням паль з розширеннями.

Манова, Любов Сергіївна
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6115
Title:	Обґрунтування конструктивно-технологічних рішень влаштування фундаментів будівель і споруд із використанням паль з розширеннями.
Authors:	Пряник, Сергій Петрович Манова, Любов Сергіївна
Keywords:	фундаменти;палі з розширеннями;несуча здатність;технологічність;довговічність
Issue Date:	Dec-2025
Abstract:	Манова Л.С. «Обгрунтування конструктивно-технологічних рішень влаштування фундаментів будівель і споруд із використанням паль з розширеннями». - Рукопис. Кваліфікаційна робота здобувана вищої освіти за спеціальністю 192 - Будівництво та цивільна інженерія. - Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2024. Кваліфікаційна робота присвячена дослідженню, аналізу та обґрунтуванню конструктивно-технологічних рішень влаштування фундаментів будівель і споруд із використанням паль з розширеннями. Проаналізовано основні принципи отримання розширених п’ят паль в залежності від ґрунтових умов і визначних зовнішніх факторів з заданими експлуатаційними характеристиками. Виконано аналіз досліджень по визначенню несучої здатності таких паль, технологічності виконання та довговічності фундаменту.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6115
Appears in Collections:	192 Будівництво та цивільна інженерія (Промислове і цивільне будівництво)
Files in This Item:
File	Description	Size	Format
Magisterska robota Manova.pdf Restricted Access		2.09 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy
Show full item record
Extracted text
з
Анотація
Манова Л.С. «Обгрунтування конструктивно-технологічних рішень 
влаштування фундаментів будівель і споруд із використанням паль з 
розширеннями». -  Рукопис.
Кваліфікаційна робота здобувана вищої освіти за спеціальністю 192 - 
Будівництво та цивільна інженерія. -  Черкаський державний технологічний 
університет, Черкаси, 2024.
Кваліфікаційна робота присвячена дослідженню, аналізу та 
обґрунтуванню конструктивно-технологічних рішень влаштування 
фундаментів будівель і споруд із використанням паль з розширеннями. 
Проаналізовано основні принципи отримання розширених п’ят паль в 
залежності від ґрунтових умов і визначних зовнішніх факторів з заданими 
експлуатаційними характеристиками. Виконано аналіз досліджень по 
визначенню несучої здатності таких паль, технологічності виконання та 
довговічності фундаменту.
Ключові слова: фундаменти, палі з розширеннями, несуча здатність, 
технологічність, довговічність.
5
ВСТУП
Актуальність теми. Палі широко розповсюджені для використання при 
будівництві сучасних будівель і споруд. Основними перевагами способів 
влаштування пальових фундаментів є те, що непотрібні великі обсяги 
земляних робіт, висока швидкість влаштування у порівнянні з іншими типами 
фундаментів та можливість використання в складних інженерно-геологічних 
умовах. Але міцність палі звичайної залізобетонної забивної без розширеної 
п ’яти за матеріалом по довжині стовбура в багатьох випадках 
недовикористовується на вельми значний відсоток. Це можливо вирішити 
збільшенням площі опори палі біля її нижнього кінця, зробивши розширення. 
Існує декілька видів паль з розширеною п’ятою, а саме: гвинтові палі, що 
влаштовують методом загвинчування, буронабивні з різними способами 
влаштування розширених п’ят паль, камуфлетні та комбіновані, що включають 
забивку та подальше отримання розширеної п’яти. При порівнянні варіантів 
влаштування таких паль можна визначити, що розширена п’ята палі добре 
працює на висмикувальні навантаження, а виготовлення камуфлетних паль з 
розширеною п’ятою, яка отримується заливкою бетоном литої консистенції та 
подальшим використанням методу вибуху, є одним з найшвидших методів 
влаштування фундаментів з паль при використанні до повної несучої здатності 
стовбура палі, але потребує особливих вимог з техніки безпеки виконання 
робіт при вельми обмежених інженерно-геологічних умовах та наявності 
близького розташування інших навколишніх будівельних об’єктів. 
Влаштування паль з розширеннями механічним шляхом є актуальним.
Метою кваліфікаційної роботи магістра є дослідження та аналіз наукових і 
практичних завдань щодо обґрунтування конструктивно-технологічних рішень 
влаштування фундаментів будівель і споруд із використанням паль з 
розширеннями для отримання найоптимальніших варіантів по ефективності.
б
Завдання дослідження:
- проаналізувати історію проблеми по темі кваліфікаційної роботи магістра та 
основні принципи отримання розширених п’ят паль в залежності від ґрунтових 
умов будівельних майданчиків та зовнішніх факторів;
- виявити особливості забивних паль з наконечником, що розкривається;
- дослідити зміну технологічних і фізико-механічних властивостей та виконати 
аналіз експериментальних досліджень роботи паль з наконечником, що 
розкривається та використовується для несучих конструкцій фундаментів, 
відповідно при оптимальній формі п’яти палі;
- оцінити вплив зовнішніх та внутрішніх факторів на критерії висмикувальної 
анкерної здатності, корозійної стійкості та довговічності високоефективного 
фундаменту заводського виготовлення;
- визначити техніко-економічну результативність застосування конструктивно- 
технологічних рішень влаштування паль з розширеннями та обґрунтувати 
несучу спроможність для підвищення ефективності та якості пальових робіт 
та отримання високоефективних несучих конструкцій.
Об'єктом досліджень є конструктивно-технологічні рішення влаштування 
фундаментів будівель і споруд із використанням паль з розширеннями.
Предмет дослідження -  конструктивно-технологічні рішення влаштування 
паль з розширеннями із обґрунтуванням несучої спроможності, що визначає 
підвищення ефективності та якості пальових робіт.
Практична значення роботи та новизна:
- досліджена зміна технологічних і фізико-механічних властивостей в 
залежності від ґрунтових умов будівельних майданчиків, що визначає галузі 
застосування
виконаний аналіз експериментальних досліджень роботи паль з 
наконечником, що розкривається показав можливість використання для 
несучих конструкцій фундаментів, відповідно при оптимальній формі п’яти 
палі;
- виявлено особливості забивних паль з наконечником, що розкривається;
- оцінено вплив зовнішніх та внутрішніх факторів на критерії висмикувальної 
анкерної здатності, корозійної стійкості та довговічності високоефективного 
фундаменту заводського виготовлення;
проаналізовано виявлені залежності несучої здатності палі від 
взаєморозташування паль;
- визначено техніко-економічну результативність застосування конструктивно- 
технологічних рішень влаштування паль з розширеннями та обґрунтовано 
несучу спроможність, що визначає підвищення ефективності та якості 
пальових робіт для отримання високоефективних несучих конструкцій і 
раціонально використання стовбура палі.
Достовірність результатів і обґрунтованість висновків забезпечуються 
достатнім обсягом проаналізованих експериментальних даних відомих вчених, 
отриманих сучасними методами досліджень, і їх взаємною кореляцією, 
використанням статистичних методів обробки експериментальних даних. 
Апробація кваліфікаційної роботи магістра.
Окремі результати роботи доповідалися і обговорювалися на студентській 
науковій конференції «Дні студентської науки ЧДТУ 2024».
Публікації: Опубліковані тези доповіді:
Пряник С. П., Манова Л.С., /Сучасні способи влаштування пальових 
фундаментів в складних інженерно-геологічних умовах. /Тези науково- 
практичної конференції «Дні студентської науки ЧДТУ-2024»/- Черкаси, 
ЧДТУ 2024 - С .130-131
Структура і обсяг кваліфікаційної роботи магістра: складається зі вступу, 
чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаних джерел. 
Кваліфікаційна робота магістра викладена на 76 сторінках тексту, містить 14 
таблиць, 34 малюнка.
9
РОЗДІЛ 1. СУЧАСНИЙ СТАН ПИТАННЯ ВЛАШТУВАННЯ 
ФУНДАМЕНТІВ БУДІВЕЛЬ І СПОРУД ІЗ ПАЛЬ З РОЗШИРЕННЯМИ.
1.1. Конструкції паль з розширеннями.
Пальові фундаменти є будівельною конструкцією, яка застосовувалася 
ще з глибокої давнини. Споруди з паль зводилися ще в стародавньому Єгипті 
та Індії, в Закавказзі та інших країнах.
За останній час пальові фундаменти завоювали собі міцне та стійке місце 
в фундаментобудуванні.
Подальший розвиток промисловості та транспорту вимагав передавання 
великих зосереджених вдавлювальних та висмикувальних навантажень на 
пальові фундаменти. Це привело до застосування паль підвищеної несучої 
спроможності, яка головним чином досягається шляхом влаштування 
розширеної п’яти. Палі з поширеннями умовно можна розділити на дві 
основні групи. До першої групи відносяться набивні палі з розширеннями, що 
формуються безпосередньо в ґрунті [7,8].
Камуфлетні палі, де розширення в основі утворюється за допомогою 
енергії вибуху, були уперше пропоновані Вальгевим. Ці палі влаштовуються 
наступним чином. Першопочатково забивається або занурюється бурінням 
відкрита або зачинена знизу обсадна труба, яка після опускання заряду 
вибухової речовини заповнюється бетоном. Камуфлетні палі влаштовують 
звичайно в ґрунтах, що мають властивість зберігати порожнину після вибуху. 
Ще в 1941 році інженер А. А. Луга істотно вдосконалив цей метод та 
впровадив його для застосування у будівництві. Так за такою пропозицією в 
ґрунт занурюють до потрібної глибини металеву оболонку, яка закрита 
конусним наконечником. Завдяки цьому вода і ґрунт не можуть поступати в 
свердловину. В оболонку опускають заряд вибухової речовини з 
електродетонатором, заливають бетон, виконують вибух, нижня частина труби 
розривається і в ґрунті утворюється камуфлетна порожнина, що заповниться 
литим бетоном, який опуститься [21].
10
Широкому впровадженню паль з камуфлетним розширенням в цивільне 
та промислове виробництво передувала також раціональна технологія їх 
влаштування на базі обладнання, що розроблено Л.А.Романовим, що серійно 
випускалося.
Основними позитивними якостями паль з камуфлетними розширеннями 
є: швидке влаштування розширення, наявність ущільненої зони ґрунту навколо 
розширень. До недоліків паль з камуфлетним розширенням п’яти слід віднести 
обмежені можливості їх застосування поблизу будівель і споруд, що існують, 
та додаткову складність організації робіт, яка викликається особливими 
вимогами і техніці безпеки при виконанні вибухових робіт; відсутність 
надійного контролю якості робіт і обмеження області застосування паль, яке 
пов’язане з складнощами при їх влаштування в деяких видах ґрунтів.
Палі Франка, також відносяться до першої групи. Процес влаштування 
цих набивних паль з розширеннями міститься в наступному. Інвентарна 
обсадна труба, що закрита пробкою висотою приблизно 70 см з бетонної 
суміші жорсткої консистенції, занурюється на задану глибину. Для утворення 
розширеної п’яти верхній кінець обсадної труби закріплюють до копра і 
вибивають з неї пробку сильними ударами молота. Після утворення 
розширеної бетонної п’яти молот витягують, а трубу заповнюють порціями 
бетону і одночасно її виймають з ґрунту.
Вібронабивні палі, що уперше застосували в колишньому СРСР, як 
відомо, в теперішній час отримують широке розповсюдження і в інших 
країнах. Метод вібротрамбування був уперше запропонований для 
влаштування розширень в м’якопластичних глинах і дрібних пісках.
Влаштування вібронабивних бетонних паль міститься в наступному: 
спочатку вібратором занурюється інвентарна труба з відкритим кінцем, при 
цьому порушується структура ґрунту на всю глибину. Після виймання труби з 
ґрунту, в цьому місці встановлюється башмак. Потім занурюють трубу з 
башмаком до щільного шару. Встановлюють в неї арматурний каркас та
11
заповнюють порожнину труби бетоном. При влаштування розширеної п’яти, 
під палею виконують роботи по її формуванню.
В палях типу Беното для виготовлення розширень в нижній частині 
стовбура палі використовується станок фірми Беното, який має спеціальний 
механічний розширювач. Станок забезпечує суміщення процесів буріння 
свердловини діаметром від 1,5м. до 2,5м, видалення ґрунту і занурення збірної 
інвентарної обсадної труби. Аналогічним шляхом досягається влаштування 
розширення в палях типа Лоренца.
В теперішній час цей принцип втілений в палях багатьох систем. 
Закордоном такі палі широко впроваджуються в будівництво різними фірмами 
Великої Британії, Франції, США, Німеччини, Японії і інших країн [1-5].
До недоліків набивних паль відноситься відсутність гарантії в 
суцільності стовбура і значне ослаблення ґрунту при бурінні, із-за чого 
знижується зусилля бічного тертя, висока їх вартість, що визначається 
трудомісткістю буріння.
Найбільш істотними перевагами таких паль є: можливість влаштування 
набивних паль без струсів ґрунту, що особливо важливо при будівництві в 
умовах діючого підприємства та при посиленні фундаментів аварійних 
будівель. Буронабивні палі з розширеннями частіше всього застосовують в тих 
випадках, коли на фундаменти передаються великі зосереджені навантаження, 
коли відносно міцні ґрунти знаходяться на значній глибині. Коли потребується 
прорізання посадочної товщі або при будівництві в зсувній зоні.
В нашій країні застосовується декілька типів буронабивних паль з 
розширеною п’ятою. Одним із перших розпочали застосування палі системи 
ВНДІБ, запропоновані професором Б.Л. Хлебніковим. Ці палі буряться без 
обсадних труб під глинистим розчином. Вони виконуються за допомогою 
спеціальної установки, яка складається з копра, бурової колони, ротора, 
бурового долота і системи ножів, що розкриваються для утворення розширеної 
п’яти [9].
12
Ствол свердловини розбурюють при зачинених ножах. На заданій 
глибині ножі поступово розкривають за допомогою гідравлічного обладнання і 
виконують розробку порожнини для розширеної п ’яти. Буріння установки 
ВНДІБВ використовують головним чином при будівництві крупних 
гідротехнічних споруд і мостів.
В останні роки на Україні для влаштування буронабивних паль з 
ощиреною п’ятою застосовується технологія, що розроблена колишнім 
трестом «Укрбурвод» спільно з НДІБК.
В залежності від ґрунтових умов застосовують так званий «сухий» спосіб або 
ж буріння під глиняним розчином.
За робочу зміну агрегатом «сухим» способом виконують до 4-5 буронабивних 
паль з розширеною п’ятою, а при бурінні під глиняним розчином -  2-3 палі. 
Влаштування розширеної п’яти забезпечує значне підвищення несучої 
спроможності буронабивних паль і зниження затрат праці на влаштування 
фундаментів. В той же час ускладнюється технологія влаштування, оскільки 
буріння розширених порожнин складніше піддається індустріалізації у 
порівнянні з бурінням самої свердловини [10,12].
До недоліків буронабивних паль слід віднести недосконалість технології 
буріння, тобто при влаштуванні розширення під ємність на дні свердловини 
утворюється шар рихлого ґрунту, що обвалився, а при бурінні під глиняним 
розчином -  шар глинистого шлаку, який осів, що призводить до збільшення 
осідань основи. Крім того, контроль цільності стовбура здійснюється тільки 
шляхом порівняння розрахункового та фактичного об’єму бетону і не є 
достатньо надійним. Немає можливості визначити і якість контакту між 
підошвою палі та ґрунтом основи. Також ґрунт навколо стовбура палі не 
ущільнюється, із-за чого тертя за бічною поверхнею опиняється значно 
меншим, ніж у забивних паль.
До другої групи відносяться палі, що занурюють в ґрунт в готовому 
вигляді з вже виконаними розширеннями, що заздалегідь зроблені, це гвинтові 
і забивні палі з розширеною п’ятою [8].
13
Останні в свою чергу діляться на: а) палі з жорстким розширенням, що 
влаштовують до занурення їх в ґрунт (мал.1(б);мал.1(в)); б) палі з шарнірно- 
навішувальними лопатями, що утворюють після забивки паль в ґрунт 
розширення на заданій глибині (мал. 1(а), мал.2(а), мал.2(б)).
Гвинтові палі зі сталевою лопаттю і сталевим стовбуром уперше 
застосовані англійським інженером Мітчеллом в 30-х роках 19ст. при 
будівництві маяків на узбережжі. Застосування цих паль можливо в ґрунтах, де 
немає твердих прошарків ґрунту, крупних каменів і інших твердих включень. 
Конструкція гвинта визначається характерними видами ґрунтів. Для слабких 
ґрунтів застосовуються циліндричні гвинти з незначним кроком і великим 
діаметром для розподілу тиску на велику площу. При щільних ґрунтах 
наконечник має конічну форму при декількох обертах гвинта и великому його 
кроці.
Г винтові палі з залізобетонним стовбуром сталевою лопаттю 
застосовують значно рідше. Влаштування залізобетонних лопатей крайнє 
складно і не виправдало себе на практиці.
В містобудівництві для сприйняття великих стискальних навантажень 
застосовуються гвинтові палі з лопатями значних розмірів. До переваг 
гвинтових паль слід віднести можливість влаштування похилих опор і 
виробництво робіт на місцевості, яка покрита водою і без струсу 
навколишнього ґрунту, надійність їх в роботі, можливість повторного 
застосування (для металевої конструкції), мала власна вага опор і їх висока 
несуча спроможність [2].
Недоліком цих паль є: потреба в застосуванні великих кабестанів і 
кранів великої вантажопідйомності; складність конструкції; неможливість 
влаштування в ґрунтах, що мають тверді прошарки, камені [23,24].
14
Мал. 1 Конструкції паль з розширеннями: а -  з шарнірно-навішувальними 
лопатями; б та в - з жорстким розширенням.
Відомі також були пропоновані безшарнірні схеми забивних паль з 
розширеннями.
Конструкція такої палі наступна. В нижній частині стовбура вертикально 
приварені металеві листи з прорізами, які мають дві ділянки -  прямолінійну і 
криволінійну. Перед зануренням прямолінійні ділянки заповнюються 
поперечними сталевими планками. Після забивання паль на потрібну глибину, 
планки переміщаються на криволінійну ділянку, утворюючи при цьому
15
розширення. До недоліків цієї палі слід віднести складність конструкції і 
складності при утворенні розширення, так як можливе заклинювання 
поперечних планок, а також деформації вертикальних листів при зануренні, 
відсутність гарантованого контролю отриманого розширення в ґрунті і велика 
витрата металу та інші різноманітні конструктивні рішення цієї задачі. Одним 
із рішень є влаштування розширення на кінці залізобетонної палі при її 
виготовленні (мал. 16). Розширення п’яти може бути виконано з чотирьох або 
з двох боків, що зручніше в смислі технології виготовлення палі.
Так, застосування таких паль на будівництві набережних в м. Канів, 
Чорнобиль та на інших об’єктах, де замінили звичайну забивну анкерну палю 
в «козловому» больверці палею у вигляді перевернутої букви Т, дозволило 
знизити вартість будівництва на 30%.
Але забивка такої палі призводить до зниження зусилля тертя ґрунту на 
бічній поверхні стовбура. Тому такий прийом може бути рекомендований 
тільки у тому випадку, коли паля прорізує значну товщу слабких ґрунтів, які 
забезпечують її роботи на тертя або довантажують зусиллями від’ємного 
тертя, що відбуваються на бічній поверхні. Слід також відмітити, що забити 
палю з розширенням на кінці значно складніше, ніж гладку і застосування їх, 
вірогідно, можливе тільки в піщаному ґрунті для гідротехнічного будівництва, 
де просто вирішується питання методом розмивання.
Аналогічні конструкції забивних паль з жорстким розширенням 
використовувалося на будівельному майданчику одного з мостів через річку. 
Ці дослідження проводилися у вигляді випробувань одинадцяти типів паль з 
жорсткими розширеними п’ятами. Тобто різноманітні комбінації матеріалів 
стовбурів і розширень, які розміщувалися з двох чи чотирьох боків. 
Конструкція такої палі показана на мал. їв  всі конструкції паль з жорстким 
розширенням дуже прості у виготовленні, але трудомісткі по зануренню, 
причому в ряді випадків, навколо бічної поверхні стовбура утворюються 
пазухи.
16
Забивні палі з розширеними п’ятами, які отримуються шляхом 
навішування шарнірно-прикріплених лопатей пропонувалися в Англії (1958р), 
Бельгії (1961р), США (1959р.), Франції (1958р), Японії (1956р) і інших країнах. 
Ці палі забивають в ґрунт з мінімальною площею поперечного перерізу, а 
розширення в основі палі або на різних ділянках її довжини виконуються в 
кінці забивання.
Конструкції такої палі з висувними планками являє собою металеву 
трубу з прорізями в нижній частині. Занурюючи трубу одним із відомих 
способів на проектну позначку, за допомогою спеціальної штанги висуваються 
шарнірні плити. Тим самим утворюється розширення. В цій конструкції палі 
розміри розширення обмежені внутрішніми габаритами труби і розмірами 
прорізів.
Принципіальна схема влаштування розширень для підвищення несучої 
спроможності приведена на мал.2(б) у відповідності з французьким 
патентом№11922866 1959р. Аналогічна конструктивна схема забивної палі з 
розширенням приведена в патенті № 2497149 1960р (США) (мал.2(а)). Така 
схема в нижній частині стовбура з чотирьох боків має шарнірно-навішувальні 
металеві лопаті. В процесі занурення вони притиснуті до стовбура і 
утримуються в такому положенні за допомогою затяжок і стопорного стрижня, 
який висмикується перед розкриттям. Подальше занурення палі приводить до 
розкриття лопатів, тим самим утворюється розширена п ’ята.
До недоліків таких паль слід віднести відсутність контролю отриманого 
розширення і неможливість симетричного розкриття лопатей.
В 1961 році Ж. Рузєв застосував в Брюселі конструкцію палі з 
висувними «шпорами» при влаштуванні фундаментів під картинну галерею, 
центральний залізничний вокзал, артилерійський палац, а також для будівлі 
банка в Бельгійському Конго. Ця конструкція паль з розширеною п’ятою має 
той недолік, що в ній збільшення площі опори обмежується розмірами 
поперечного перерізу стовбура [21].
17
В лабораторії проводилися дослідження по вивченню роботи палі з 
поворотними «крилами», конструктивна схема якої аналогічна приведеній на 
мал. 2(6). вказана конструкція має такий недолік, що вона не забезпечує 
одночасне та симетричне розкриття лопатів, а також неможливо здійснення 
контрою за їх розкриттям.
Мал. 2. Конструктивні схеми паль з шарнірно-навішувальними лопатями:
а) - у відповідності з французьким патентом№11922866.
б) - у відповідності з патентом № 2497149(США).
Отож в останні роки неодноразово висловлювалися передумови 
підвищити несучу спроможність забивних паль шляхом збільшення їх площі 
спирання на ґрунт. Однак ці пропозиції не отримали достатньо надійних 
конструктивних рішень і тому не знайшли широкого практичного 
застосування.
18
1.2. Методи розрахунку паль з розширеннями.
Успішне застосування в проектуванні забивних паль з розширеннями 
можливе після утворення надійного методу їх розрахунку.
Уперше взаємодію паль і ґрунту було досліджено в роботах К.Терцагі, О. 
Штерна, які визначили несучу здатність висячої палі в залежності від 
напружень, які виникають в ґрунті при її забивці. Своє рішення вони базували 
на теорії ущільнення дисперсних тіл.
В роботах професора В.К. Дмоховського, Крея, Дерра та ін. Несуча 
здатність паль визначається в залежності від тиску ґрунту на бічну поверхню, 
що визначається як активний чи пасивний тиск ґрунту в умовах площинної 
задачі.
Рішення з використанням просторової задачі поздовжньої рівноваги 
пропоноване Майєргофом, який розглядаючи межу граничного стану, що 
виникла навколо палі у вигляді цибулини. На похибки цього рішення вказали 
В.Г. Березанцев і В.А. Ярошенко. В своїй розрахунковій схемі В.Г.Березанцев 
передбачають в умовах вісесиметричної задачі таку ступінь розвитку областей 
зсувів в основі, при якій останні досягають горизонтальної площини на рівні 
вістря палі.
Рішення, які розглядають ґрунт як лінійно деформований на півпростір 
можна розділити на дві групи: 1)методи рішення, що використовують задачу 
Бусінеска о напругах і переміщеннях від зусилля, яке діє на поверхні пружного 
на півпростору, наведені в роботах Барбаумена, А.А.Бірюкова, Г.М. Петренка 
та ін. 2) методи, я яких використовується рішення Р. Мадліна про напруження 
і переміщення від зусилля, що діє всередині пружного полупростіру, наведені 
в роботах М.М. Горбунова-Посадова, Е.І Синцової та ін..
Питання несучої здатності паль з розширеннями різної форми і 
конструкції під впливом вдавлю вального осьового навантаження 
висвітлюється в роботах М.С. Грутмана, A.A. Jlyra, Л.А. Романова та ін..
З існуючих методів розрахунку паль з розширеннями розглянуті методи 
розрахунку таких фундаментів, конструкція яких і фізичний смисл їх роботи в
19
грунті аналогічні палям з розширеннями. В теперішній час палі з 
розширеннями, як і звичайні палі розраховуються за першим граничним 
станом (за несучою здатністю), другому граничному стані (за деформаціями) 
і за третім граничним станом (за тріщиностійкістю).
Несуча здатність паль звичайно визначається:
пробним статичним навантаженням;
динамічними випробуваннями;
розрахунковим шляхом, з використанням міцністних характеристик 
ґрунтів або узагальнених даних статичних випробувань.
Найбільш достовірне значення несучої здатності паль з розширеннями 
можна отримувати за результатами випробувань статичним навантаженням 
безпосередньо на будівельному майданчику будівлі або споруду, що 
проектується. Цей спосіб застосовують будівельники усіх країн при 
відповідальних спорудах. Якщо врахувати, що палі з розширеннями мають 
велику вантажопідйомність (до 1000т і більше), то випробування таких паль 
пробним статичним навантаженням становиться вельми громіздким та 
коштовним.
Аналіз графіків залежності осідання від навантаження Б=ґ(р) при 
випробуваннях паль з розширеннями (побудованих в звичайних масштабах) 
показує, що вельми пологі та не дивлячись на великі навантаження, критичний 
стан часто не досягається. На всій ділянці випробувань аж до максимального 
навантаження іноді зберігається почти лінійна залежність між осіданням і 
навантаженням, без різкого переломлення кривої з=ґ(р).
Якщо максимальне навантаження при випробуваннях дорівнює або 
більше розрахункового навантаження, то її умовно приймають за граничну.
Розрахункове навантаження приймають таким, що дорівнює 
граничному, помноженому на коефіцієнт однорідності 0,7, коли максимальне 
навантаження при випробуванні дорівнює полуторному розрахунковому. І на 
коефіцієнт 0,8, коли максимальне навантаження більше полуторного 
розрахункового навантаження на палю.
20
Ряд авторів для паль з розширеною п’ятою, тобто для оболонок великого 
діаметра, бурових і вібронабивних паль з розширеною п’ятою, камуфлет них, 
гвинтових і інших паль, що несуть розвинену п’яту впирання. Рекомендують 
граничний напружений стан встановлювати за величиною навантаження, що 
відповідає подвійній величині осідання, що допустима для фундаменту 
споруди, що зводиться.
Проведений ряд рекомендацій для визначення граничного навантаження 
для буронабивних паль з розширеннями за результатами статичних 
випробувань в залежності від виду графіку Б=ґ(р). Автори цих рекомендацій в 
окремих випадках при розшифруванні графіків осідання від навантаження для 
звичайних паль використовують і для буро набивних паль з розширеною 
п’ятою. Для визначного виду графіків осідання від навантаження 
пропонується визначити граничне навантаження на палю при досягненні 
осідання з=20см. Дані рекомендації відносяться до тільки четвертинним 
глинистим ґрунтам і піскам середньої крупності [30].
При розшифруванні графіків осідання від навантаження В.С Яушкеревич 
для буронабивних паль рекомендує визначити граничне навантаження, коли 
осідання палі коливається від 40 до 70 мм.
У підсумку можна відмітити, що зараз немає визначних рекомендацій 
для визначення несучої здатності забивних паль з розширеною п’ятою, і це 
питання актуальне для визначення.
Динамічні методи розрахунку паль базуються на тому, що несуча 
спроможність паль визначається за результатами її забивки. В формулах цього 
автора враховується опір ґрунту тільки під вістрям палі. Тому застосування 
динамічних методів до розрахунку паль з жорсткими розширеннями, де 
утворюється пазуха навколо стовбура при її зануренні, можливо буде давати 
більш достовірні результати несучої здатності ніж для звичайних паль. Але це 
питання повинно бути вивчено.
Для паль, у яких розширення п’яти досягається за допомогою 
наконечників, що розкриваються, динамічні методи будуть зовсім не придатні,
21
так як паля в процесі занурення і в кінці забивки мають різну площу нижньої 
частини її стовбура.
Розрахунковими методами несуча здатність палі визначається за 
формулами, побудованими на даних о зв’язку опору паль з міцністними 
характеристиками ґрунтів або на дослідних палях граничного опору ґрунту за 
матеріалами випробувань паль статичним навантаженням.
В залежності від метода занурення паль в ґрунтовій товщі відбувається 
зміна властивостей ґрунту, що її оточує. Звичайно забивні палі з 
розширеннями спираються на частково ущільнений ґрунт, то розглянемо 
методи розрахунку таких паль. В яких відбуваються аналогічні процеси у 
ґрунті.
Першопочатково проаналізуємо формули для паль з ощиреннями, які 
спираються на ґрунти основи природного залягання. Несуча здатність 
гвинтової палі діаметром лопаті 0<1,2м і довжиною Ь<10м, що працює на 
осьове стискальне навантаження, визначається в залежності від міцністних 
характеристик ґрунту. Згідно цій формулі, несуча здатність гвинтової палі, 
тобто її складові -  опір підошви палі і тертя ґрунту на її бічній поверхні -  
обчислюються окремо, а результати підсумовуються. Причому опір підошви 
визначається за міцністними характеристиками ґрунту основи, а опір ґрунту на 
бічній поверхні стовбура приймається за таблицею. Така побудова формули не 
може логічно бути оправданою. Між тим на остаточний результат практично 
це не впливає, так як частка опору ґрунту за бічною поверхнею стовбура 
гвинтової палі в повній несучій здатності незначна.
Несуча здатність гвинтової палі при розмірах лопаті Б>1,2м або довжина 
палі Ь>10м, і визначається за даними випробувань такої палі статичним 
навантаженням.
Несуча здатність гвинтової палі може визначатися ще і за результатами 
статичного зондування. Але, слід відмітити що за цими формулами для 
отримання більш достовірних результатів потрібно мати перехідні коефіцієнти 
від опору зонду до опору палі в межах кожного об’єкта [ЗО].
22
Опір вістря забивних паль добре оцінюється формулою теорії граничної 
рівноваги В.Г. Березанцева, але при умові наявності точних даних про фізико- 
механічні властивості ґрунту, що підвергнувся впливу палезанурювального 
обладнання. Між тим графіки залежності осідання від навантаження свідчать 
про те, що для паль з розвитою площею опори у більшості випадків граничний 
стан ґрунту не досягається. Тому формули граничної рівноваги для визначення 
несучої здатності паль з розширеннями, вірогідно не завжди будуть 
гарантувати достовірні результати.
Для розрахунку несучої здатності забивних паль з жорсткими 
розширеннями застосовують дві формули. Причому формула 1.3 може 
застосовуватися при наявності міцністних характеристик ґрунтової основи. 
Згідно формули (1.1), несуча спроможність палі з розширеннями визначається 
аналогічно, як і для звичайної палі, але при цьому враховуються конструктивні 
розміри п’яти палі:
Р0= т 1т 2(БпГ+ ¥би{бпн+ ¥бс{бЛ  (1.1)
де Р0- розрахункова несуча здатність палі, що сприймає осьове 
стискальне навантаження;
т г  коефіцієнт, що приймається в залежності від виду споруди;
т 2- коефіцієнт умов роботи;
Ян- нормативний опір ґрунту в рівні нижнього кінця палі;
Бп -  площа розширеної п’яти спирання;
Ббп - площа бічної поверхні розширеної п’яти на нижче розташованого 
кінця палі;
Ббс -  площа бічного контакту з ґрунтом двох бічних площин стовбура 
палі вище верху розширеної п ’яти палі;
ґбп н та ґбсн - нормативний опір ґрунту уздовж бічних поверхонь п ’яти та 
стовбура.
Забивні палі з жорсткою розширеною п’ятою можна занурювати у 
відносно слабкі ґрунти, для яких і наводиться ця формула в рекомендаціях. 
Але значення нормативного опору ґрунту уздовж бічних поверхонь п’яти і 
стовбура приймаються за таблицями ДСТУ для звичайних забивних паль.
Між тим табличні значення нормативного опору ґрунтів основи там 
приведені для стандартних типорозмірів паль. Збільшення розмірів опорної
23
п’яти забивної палі істотно змінює процес її занурення і характери 
передавання навантаження на ґрунт основи. По видимому, ці обставини 
потрібно враховувати шляхом введення коригувальних коефіцієнтів при 
визначенні Ян та П .
При розрахунку забивних паль з розширеннями за формулою професора
І.І. Маслова першопочатково визначається напруження під підошвою 
розрахункової площі обпирання:
абез^М гА + М , іН)ур+М сСр, (1.2)
де абез -  напруження під підошвою розрахункової площі обпирання;
М0, Мн, Мс- безрозмірні коефіцієнти, яуі приймаються за графіком в 
залежності від розрахункового кута внутрішнього тертя; Пі - розрахунковий 
діаметр п’яти розширення; Н - глибина закладання підошви; ур- розрахункова 
об’ємна вага; срр -  розрахунковий кут внутрішнього тертя; Ср - розрахункове 
зчеплення.
Розрахункова несуча здатність палі з розширенням, що сприймає осьове 
навантаження визначається за формулою:
Р0= т 2тз(Р рпа без+Рбсґбсн), (1.3)
де т 3- коефіцієнт, що приймають для постійних споруд таким, що 
дорівнює 0,88, а для тимчасових 1,0; Ррп -  розрахункова площа обпирання палі 
на ґрунт основи. Інші позначення приведені в формулі 1.1.
Розрахунок забивної палі з розширеннями Ю.Г. Чернишов пропонує 
визначати за формулою, структура якої аналогічна формулі 1.1. [24]
У підсумку можна відмітити, що для звичайних висячих паль складові 
несучої здатності -  тертя ґрунту на бічній поверхні стовбура і опір підошви 
палі -  є величини практично одного порядку. Вони знаходяться в тісному 
взаємозв’язку друг з другом і залежать від величини переміщення палі при 
зануренні. Тому для звичайних паль неврахування цього взаємозв’язку може 
привести до хибних результатів. І навпаки, палі з розширеннями передають 
навантаження на основу переважно через свою сильно розвинену п’яту, а опір 
тертя по ґрунту на бічній поверхні стовбура відіграє другорядну роль (не
24
більше 10-15%). Тому при розробці методики розрахунку паль з розширеною 
п’ятою неврахування цього фактору буде більш логічно виправданим [29,30].
В теперішній час одиночні палі з розширеною опорою розраховуються 
тільки по несучій спроможності, і немає методики розрахунку таких паль по 
деформаціям основи.
Так, наприклад по деформаціям гвинтової палі, що працює на осьове 
вдавлю вальне навантаження. Зводиться тільки до обмеження нормативної 
величини цього навантаження.
Велика кількість авторів розрахунку пальових фундаментів по 
деформаціям основи має емпіричний або напівемпіричний характер. 
Виключення складають методи, що використовують гіпотезу про лінійну 
деформованість ґрунту, які дають загальний підхід в рішенні проблеми про 
спільну роботу пальових фундаментів і основ.
Відомо, що результати спостерігань за осіданнями пальових фундаментів в 
різних ґрунтових умовах свідчать про те, що осідання пальового фундаменту 
значно відрізняється від осідання звичайної одиночної палі, що випробовувана 
статичним навантаженням в тих же ґрунтових умовах, що пояснюється тим, 
що одиночна паля не відображає характеру роботи основи куща паль. На
врахування взаємного впливу паль в кущі вказував ще і. Лебединський. А в
*
подальшому К.С. Александров, Б.І. Далматов, М.С. Грутман, A.A. Луга, K. 
Терцагі та ін [27].
Результати експериментальних робіт В.Г. Голубкова з кущами паль при різній 
кількості паль і різній відстані між ними підтвердили висновок про те, що 
несуча здатність пальового фундаменту не дорівнює сумі несучих здатностей 
одиночних паль.
A.A. Луга приводить дані про те. Що іноді несуча здатність куща паль 
дорівнює або вище суми несучих здатностей одиночних паль. Аналіз робіт 
щодо випробування пальових кущів підтверджує положення про різний 
характер передавання навантаження у випадку одиночної палі в кущі, і що 
природа осідань пальового фундаменту і окремо одиночної палі різна.
25
При розрахунку пальових фундаментів можна розглядати, що повне осідання 
визначається із умови роботи всього фундаменту в цілому абр вирішити цю 
задачу з урахуванням можливого впливу паль в кущі друг на друга через ґрунт 
[26].
До першої групи відносяться методи, по яким пальовий фундамент 
розглядається як фундамент на природній основі -  розрахунок виконується із 
умови не перебільшення нормативного тиску на Грунт. На результати за 
формулами цього метода оказують вплив зусилля тертя за бічною поверхнею, 
характери розподілу яких ще приймається умовно.
В інших роботах вказується, що розрахунок пальових фундаментів можна 
вести з урахуванням взаємного впливу паль в кущі. При розробці цієї 
методики прийнято, що напружена зона навколо паль має вигляд конусу з 
основою на відмітці вістря. Приймаючи глибину занурення палі та кут 
розподілу напруження (ср/4), визначаємо площу передавання навантаження в 
площині нижнього кінця паль. Вплив сусідніх паль враховується методом 
кутових точок. Слід відмітити, що цей метод розрахунку розроблений поки що 
для однорядних пальових фундаментів. Відомо, що по осіданню звичайної 
одиночної палі практично неможливу судити про осідання пальового 
фундаменту в цілому. Між тим, палі з розширеннями розвинену площу 
обпирання і розміщаються вони за конструктивними особливостями на 
значних відстанях друг від друга. Причому осідання такої одиночної палі, по 
видимому наближується до осідання фундаменту глибокого залягання на 
природній основі. Про це свідчить схожість кривих 8=ґ(р) для тих і інших, 
тобто відсутнє зривання. Тому розрахунок пальового фундаменту із паль з 
розширеною п’ятою, по видимому, можна вести як розрахунок осідання 
одиночної палі з урахуванням взаємного впливу сусідніх паль [29,30].
26
РОЗДІЛ 2. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГІЧНІ РІШЕННЯ 
ВЛАШТУВАННЯ ФУНДАМЕНТІВ ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ ПАЛЬ З 
РОЗШИРЕННЯМИ
2.1 Конструкція палі
Забивна паля з наконечником, який розкривається, розроблена в КНУБА, 
складається з залізобетонного стовбура, що має круглу порожнину, та 
металевих лопатей в нижньому її кінці.
До нижнього торця палі, який обрамований металевою опорною рамкою, 
шарнірно прикріплені розсувні металеві лопаті, що використовуються в якості 
наконечника під час занурення палі в ґрунт (мал. 3).
Для полегшення розкриття наконечника, лопаті, що його утворюють, виконані 
у вигляді посилених поперечними ребрами жорсткості г-подібних елементів, 
горизонтальні полиці яких приєднані до опорної рами за допомогою 
нерухомих шарнірів, розташованих на відстані 1/8... 1/10 ширини палі від її 
зовнішньої грані.
Прийнята г-подібна форма лопатей забезпечує максимальний 
початковий нахил площин, що врізаються у ґрунт, завдяки чому полегшується 
їх занурення і підвищується надійність розкриття лопатей в ґрунті.
Розсування лопатей забезпечується простим шарнірно-важільним 
пристроєм, центральний шарнір якого розташований в порожнині палі та має 
можливість переміщуватися уздовж її вісі в напрямних, що гарантують 
симетричне розкриття обох лопатей наконечника.
Розміри важелів шарнірно-важільного пристрою обирають з таким 
розрахунком, щоб після розкриття лопатей важелі витягнулися в одну довжину 
і прийняли горизонтальний стан, в результаті чого вони можуть працювати на 
розтяг або стиснення в залежності від того, як буде працювати паля -  на 
поздовжнє стискальне або висмикувальне навантаження.
Щоб створити більш щільну основу під стовбуром палі при її роботі на 
стиснення і запобігти від поздовжнього згину шарнірно-важільний пристрій 
при висмикувальних навантаженнях, через порожнину палі в зону розкритого 
наконечника можна нагнітати цементний розчин [27,16,19].
27
2.2. Технологія виготовлення паль з наконечниками, що розкриваються
Технологія виготовлення паль з наконечниками, що розкриваються 
міститься в наступному: попередньо виготовляють арматурний каркас 
стовбура палі, до якого на зварюванні приєднуються у вигляді закладних 
деталей опорні рамки наконечника, що розкривається, заздалегідь 
відокремлені від лопатей.
Стовбур палі звичайно виготовляють на порожниноутворювальних 
машинах, що призначені для виготовлення пустотілих плит перекриття. При 
потребі застосування паль більшої довжини, вони можуть збиратися з двох або 
з трьох елементів, які стикуються за довжиною за допомогою зварювання або 
болтових з’єднань.
При виготовленні попередньо напружених паль в плиті опорної рами 
передбачені отвори для пропускання арматурного дроту.
Стовбур палі при потребі може бути виконаний у вигляді сталевої труби, 
яка після занурення і розкриття лопатей наконечника в ґрунті заповнюється 
бетоном.
При розробці робочих креслень паль з наконечниками, що 
розкриваються, було встановлено, що найбільш доцільно застосовувати 
розширену п ’яту в забивних палях наступних типорозмірах: 30*30, 35*35, 
40*40 см -  при довжині лопатей наконечника 1,5...2,0 Ь, де Ь -  сторона 
поперечного перерізу стовбура палі [20,21].
Мал.З Загальний вигляд палі перед зануренням в ґрунт.
28
Застосування наконечника, що розкривається при палях менших 
поперечних перерізів призводить до перевитрат металу.
Конструкція наконечника, що розкривається, була досліджена в 
лабораторних та польових умовах, де вивчалися питання напруженого стану в 
елементах розкритого наконечника і розподіленого реактивного тиску по 
підошві наконечника.
Були також досліджені питання довговічності металевого наконечника 
палі у зв’язку з можливою його корозією. Для цієї мети чотири палі зі 
сталевими наконечниками, що розкриваються були занурені на дослідному 
майданчику, який складався з піщаних та глинистих ґрунтів, фізико-механічні 
характеристики яких приведені в таблиці 7.
Металевий наконечник без всякої попередньої обробки поверхні 
знаходився у вологому супіску на глибині біля 8 метрів. На поверхні ґрунту 
були укладені металеві двотаври. Через рік після забивки три палі були 
вийняті за допомогою віброзанурювача ВВПС 29/11, а четверта залишена для 
подальших досліджень збереженості металевого наконечника в ґрунті.
При візуальному обстеженні наконечників паль, які вийняли, ніяких 
слідів корозії на їх поверхні не було виявлено, в той час як незабиті в ґрунт 
двотаври на своїй поверхні мали шар зруйнованого корозією металу 
товщиною приблизно 0,2 мм.
Аналіз літературних джерел показав, що в звичайних ґрунтових умовах 
розміри корозії практично невеликі і це звичайно враховується при визначенні 
потрібної товщини порожнин та стовбурів металевих паль.
В табл.4 наведені середні величини корозії сталевих шпунтів, що 
знаходяться в ґрунті біля 25 років[34].
29
Таблиця 4
Величини корозії сталевих шпунтів
Найменування ґрунтів Глибина проникнення корозії в рік, 
(мм)
Глина 0,0320
Піски 0,0292
Мул 0,0327
Границя «ґрунт-вода» 0,0814
Отож, для середніх ґрунтових умов зменшення товщини сталі за рахунок 
корозії відбувається з інтенсивністю біля 1 мм за 30-35 років, тому в 
практичних розрахунках звичайно приймають товщину елементів конструкцій 
на 2-3 мм більше, ніж потребується за розрахунком, при такому потовщенні 
елементів додаткові міри проти корозії звичайно не застосовуються.
Для перевірки можливості захисту наконечника палі плівкою епоксидної 
смоли проводилися лабораторні і полігонні експерименти. Антикорозійний 
захист здійснювався шляхом нанесення тонкого шару епоксидної смоли на 
всю поверхню наконечника. В якості основи антикорозійного покриття була 
вибрана епоксидна смола марки ЕС-5. Склад захисного покриття складається з 
100 вагових частин епоксидної смоли та 10 вагових частин затвердника 
(поліетиленполіаміна). Рідка консистенція складу дозволила обійтися без 
розчинника при приготуванні захисного покриття. У той же час відсутність 
розчинника дозволило добитися більш щільного корозійного шару за рахунок 
відсутності йор, що утворюються при випаровуванні розчинника під час 
тверднення смоли. Захисне покриття наносилося на попередньо зачищену 
поверхню наконечника пензлем за два рази. Товщина шару визначалася після 
затвердіння покриття і в цьому випадку склала величину порядку 0,3 мм. 
Затвердіння смоли відбувалося протягом 12 діб на відкритому повітрі при 
температурі 15-25°С.
Після цього була проведена перевірка механічної міцності захисного покриття 
в процесі забивки таких паль. З цією метою було проведене багаторазове 
занурення палі з наконечником, що розкривається, що покритий таким 
антикорозійним шаром, яке показало, що ніяких пошкоджень останнього не
зо
відбувається. Тому для захисту від корозії можна рекомендувати нанесення 
тонкого шару епоксидної смоли на поверхню наконечника. Для покриття всієї 
поверхні одного металевого наконечника, що розкривається, витрата 
матеріалів в нашому випадку складає 1кг епоксидної смоли ЕД-5 та 0,1 кг 
поліетиленполіаміна.
При застосуванні паль з металевими наконечниками, що розкриваються, 
можна не опасатися шкідливого впливу на них струмів, що блукають, в 
вигляді невеликої точкової поверхні і так як наконечник розташовується на 
значно більшій глибині від поверхні ґрунту, ніж зона, в якій має місце рух 
струмів, які блукають. За даними літературних джерел можна зробити такі 
висновки:
В тих випадках, коли в ґрунтовій воді не міститься хімічно агресивних 
речовин, можна застосувати палі з металевим наконечником з потовщеними на 
З мм елементами.
Занурення в ґрунт паль з наконечником, що розкривається, та покритим 
епоксидною смолою, показало достатню міцність захисного шару на 
витирання при забивці, що свідчить про його можливість застосування на 
практиці.
Створення антикорозійного захисту сталевого наконечника в ґрунті 
може також досягатися шляхом нагнітання цементного розчину через 
порожнину палі в зону розкритого наконечника.
2. Технологія занурення палі в ґрунт [20,22,23]. Першопочатково занурення 
палі в грунт та розкриття наконечника в ґрунті перевірялося в лабораторних 
умовах. Для цієї мети був виготовлений спеціальний лоток та діюча модель 
палі з наконечником, що розкривається. Модель палі в масштабі 1:4.
На мал. 4 показана модель палі, яка складається із стовбура 1, 
наконечника, що розкривається 2 і напрямних, що знаходяться всередині 
стовбура, що забезпечують симетричне розкриття його лопатей. Стовбур палі 
квадратного перерізу 100x100мм виконаний із металевого листа б=5мм з 
порожниною 95x95мм.
31
На мал. 5 показаний зовнішній вигляд лотка [17,18], який мав прозору стінку 
з органічного скла для спостереження за процесом розкриття наконечника в 
ґрунті. Для забезпечення вертикального занурення палі при забивці були 
встановлені спеціальні напрямні рейки.
Досліди проводилися в піску середньої крупності, вологістю біля 1%. 
Занурення палі виконувалося спеціальним пристроєм за допомогою падаючого 
вантажу Р=10кг з висоти Р=1 м. Піднімання палі здійснювалося важільною 
системою. Для визначення глибини забивки палі на передню стінку була 
нанесена сітка з розмірами чарунок 100x100мм.
Мал. 5 Загальний вигляд лотка для перевірки технології занурення діючої 
моделі паль з розкривним наконечником.
Розкриття наконечника на заданій відмітці виконувалося наступним 
чином. Палю першопочатково не добивали до проектної позначки на 0,5 
висоти наконечника, потім виконувалося її піднімання на величину висоти 
наконечника, після чого під дією власної ваги відбувалося часткове розкриття 
лопатей наконечника в межах порожнини, яка утворилася у ґрунті. При 
подальшому зануренні палі досягалося повне розкриття лопатей, при чому 
паля додатково занурювалася на глибину, що дорівнює приблизно висоті 
наконечника. В усіх дослідах, які пов’язані з перевіркою технології занурення 
паль було зафіксовано повне розкриття лопатей наконечника.
Для відпрацювання технології занурення паль з наконечником, що 
розкривається в полігонних умовах була виготовлена паля зі стовбуром з 
металевої труби діаметром 325мм, довжиною 7м, до нижнього кінця якої був
32
приварений наконечник. Використання в якості стовбура палі сталевої труби 
полегшувало багатократне повторення дослідів по зануренню і вийманню 
паль. Випробування проводилися на будівельному майданчику в м. Київ.
Ґрунти будівельного майданчику були представлені мулистим супіском 
шаром 3-4м, під яким залягав пилуватий пісок щільний (є=0,57), густиною
О
р=1,96 т/м та природною вологістю со=14,1%.
Занурення паль з наконечником, що розкривається в ґрунт та потім її 
виймання виконувалися за допомогою віброзанурювача ВВПС 29/11 [22,23]. 
Контроль розкриття наконечника виконувався шляхом вимірювання величини 
переміщення центрального шарніру, який при початку розкриття лопатей 
повинний опуститися на 210мм нижче першопочаткового положення. Крім 
того, для можливості візуального огляду розкритого в ґрунті наконечника, 
паля була занурена на глибину біля чотирьох метрів, після чого екскаватором 
була відкопана траншея на глибину залягання розкритого наконечника палі. 
(мал.6). У всіх випадках багатократного занурення палі з наконечником, що 
розкривається (біля 30 занурень) було зафіксовано розкриття лопатей в ґрунті 
на потрібній глибині.
Мал. 6 Наконечник палі розкритої в ґрунті[34].
З метою визначення величини ходу розкриття лопатей наконечника в 
лабораторних та полігонних умовах проводилися спеціальні досліди. 
Проведені досліди показали, що в залежності від щільності ґрунту основи 
додаткове вертикальне переміщення палі, що потрібне для повного розкриття
33
наконечника, складається від 1 до 2 висот наконечника, тобто приблизно від 
0,5 м до їм, причому менше значення відноситься до щільних піщаних ґрунтів.
Досвід занурення паль з наконечниками, що розкриваються, показав, що 
технологія їх занурення повинна враховувати особливості гідрогеологічних 
умов будівельного майданчика.
В ґрунтах, які забезпечують короткочасне на 15-80 хвилин зберігання 
порожнини після піднімання палі, яке потрібне для начального розкриття 
наконечника, може застосовуватися наступна технологія занурення.
Порожнисту палю, при зімкнутому положенні лопатей 
наконечника, занурюють в ґрунт на потрібну глибину одним із відомих 
способів (мал. 7а). Потім її піднімають на величину, що дорівнює висоті 
наконечника (мал. 76). і до центрального шарніра, завдяки вставленої в 
порожнину палі інвентарної штанги, прикладають зусилля для початкового 
розкриття лопатей. Потім виконують подальше занурення палі на глибину біля 
їм (мал. 7в)., при якому відбувається повне розкриття порожнин наконечника. 
Контроль розкриття наконечника забезпечується вимірюванням відстані, на 
котру опустився центральний шарнір, це приблизно 200мм. В насичених 
водою піщаних та інших ґрунтах, що нездатні зберігати порожнину при 
підніманні палі, повинна застосовуватися інша технологія занурення паль з 
наконечником, що розкривається [24,25].
В цьому випадку паля занурюється з частково розкритим по ширині палі 
наконечником на потрібну глибину (мал. 8а)., причому завчасне розкриття 
виключене завдяки металевій затяжці з чекою, що утримує лопаті наконечника 
в потрібному стані. На мал. 9 показаний частково розкритий наконечник з 
затяжкою.
Мал. 7 Послідовність операцій занурення паль в ґрунт: а - паля, яка забита в 
ґрунт на потрібну глибину; б- паля, яка припіднята для можливості 
початкового розкриття лопатей наконечника; в — забивка палі забезпечує повне 
розкриття лопатей наконечника.
35
/
* -/і , - -нV
;
/
* / /
« / ■ ■/
/
V / ! / 
/
V ■
■У
к/ /
У /
у /
. у
/
і /
V /
а) б) в)
Мал. 8 Послідовність операцій занурення паль в ґрунт (конструкція з 
початковим розкриттям): а - паля, яка забита в ґрунт на потрібну глибину; б -  
зрізана чека та встановлена штанга для розкриття лопатей наконечника; в -  
забивка палі забезпечує повне розкриття лопатей наконечника.
На заданій глибині (мал. 86). за допомогою тросу висмикується чека 
затяжки. При цьому зрізується шплінт із дроту, що утримує чеку в гнізді 
затяжки при зануренні палі в ґрунт. Потім в порожнину опускають штангу, 
завдяки якої прикладають зусилля до центрального шарніра, яке потрібне для
36
розкриття лопатей наконечника. Контроль розкриття наконечника 
здійснюється так, як і в першому варіанті.
У випадках, коли наконечник палі прорізує слабкі напластування і 
повинен розкриватися в щільному ґрунті, можна обійтися без застосування 
штанги. В цьому випадку після висмикування чеки продовжують забивку палі 
до повного розкриття наконечника. При зануренні палі в насичений водою 
ґрунт, для запобігання його напливу до порожнини, її слід захистити сталевою 
пластинкою 5= 3-4 мм, привареною знизу в декількох точках. Ця пластинка 
перед повним розкриттям наконечника відбивається штангою.
Мал. 9 Частково розкритий наконечник палі з лопаттю.
При зануренні паль за допомогою обладнання, яким неможливо 
здійснити піднімання палі, яке потрібне для часткового розкриття наконечника 
в утвореній в ґрунті порожнині, застосовують наконечник з затяжкою[34].
Для полегшення занурення паль з частково розкритим наконечником 
рекомендуються наступні заходи:
37
1) У водонасичених піщаних ґрунтах - підмивання (ущільнення ґрунту 
досягається добиванням палі для повного розкриття наконечника;
2) в лесових і інших щільних ґрунтах -  буріння лідерної свердловини з 
встановленням в неї з частково розкритим наконечником і наступним його 
добиванням;
3) при наявності тільки прошарку щільного ґрунту -  попереднє 
забивання лідерної палі [15].
38
РОЗДІЛ 3. АНАЛІЗ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ 
ФУНКЦІОНУВАННЯ ПАЛЬ З РОЗШИРЕННЯМИ ТА РЕЗУЛЬТАТИВНІСТЬ 
З ОСНОВНИМИ ТЕП
Наступні питання для аналізу, що проведені в лабораторних умовах:
1. Вивчення характеру розподілу реактивних тисків по підошві розкритого 
наконечника з повторним його вивченням та аналізом в полігонних умовах.
2. Визначення напруженого стану елементів розкритого наконечника.
3. Дослідження на моделях паль впливу кількості паль та характеру їх 
розташування в фундаментах на величину його осідання.
Потім проводилися дослідження в полігонних умовах паль з наконечником, 
що розкривається, перерізом 35x25 та довжиною 8 м для визначення несучої 
здатності одиночних паль та їх взаємного впливу на осідання основи, а також 
для визначення несучої здатності фундаменту із декількох таких паль 
[6,14,18].
3.1 .Дослідження роботи наконечника палі
а). Виявлення епюри реактивного опору ґрунту по підошві розкритого 
наконечника.
Зусилля, що виникають в елементах розкритого наконечника забивної 
палі, в більшій ступені залежить від характеру розподілу реактивного тиску 
ґрунту основи під її підошвою.
З метою виявлення реактивної епюри в лабораторних умовах та в 
полігонних умовах проводилися спеціальні дослідження по методиці, 
приведеної в роботі [34].
Сутність цієї методики міститься в наступному: плита штампа має вузькі 
прорізи, крізь які в ґрунт забиваються тонкі металеві пластини на глибину 30- 
50мм. Зусилля, що потрібне для висмикування пластин залежить від площі 
контакту пластини з ґрунтом, коефіцієнта тертя і бічного тиску, величина 
якого прямопропорційна тиску ґрунту на підошві штампу в місці 
розташування пластинки. Отож, висмикувальне зусилля тієї чи іншої 
пластинки у визначному інтервалі навантажень пов’язано лінійною
39
залежністю з величиною нормального тиску і може визначатися за 
формул ою(4):
Н=аЩо8, (4)
де N - висмикувальне зусилля; а -  поправочний коефіцієнт, що визначається 
при тарируванні приладу та який враховує змінення величини бічного 
обтиснення пластинки з глибиною; ґ  -  коефіцієнт тертя ґрунту по поверхні 
пластини; £, -  коефіцієнт бічного тиску ґрунту; о -  нормальний контактний 
тиск ґрунту по підошві розкритого наконечника; 8 -  бічна поверхня частини 
пластини, що занурена в ґрунт[34].
Мал. 10 Загальний вигляд розкритого наконечника з прорізами для забивки 
пластинок.
Вказаним способом можна виявити характери епюри розподілу 
реактивного тиску і під лопатями розкритого наконечника палі. Для цієї мети в 
плиті кожної лопаті наконечника, що розкривається у визначених точках було 
зроблено 15 прорізів, в які забиралися тонкі металеві пластини (мал. 10). Для 
висмикування пластинок був виготовлений спеціальний пристрій (мал. 11), 
який складається із штатива 1, рухомої частини 2, напрямних 3, диска 4, 
навантажувального гвинта 5, пристосування для зачеплення пластинок 6, 
упору 7, пластинки 8, динамометра 9. Загальний вигляд пристрою для 
видалення пластинок із ґрунту показаний на мал. 12.
В лабораторних умовах досліди проводилися в лотку, що заповнений 
піском середньої крупності (мал. 12), реактивний тиск ґрунту в кожній точці
40
визначався шляхом виміру зусилля при вийманні пластинки наступних 
розмірів: ширина 25мм, товщина 1мм, довжина 60 мм. При випробуваннях 
кожна пластинка забивалася в ґрунт на 40 мм. Причому попередньо була 
проведена тарировка пластинок і висмикувального пристрою.
В результаті аналізу дослідів було виявлено якісну зміну епюри реактивного 
тиску ґрунту за підошвою розкритого наконечника палі при збільшенні 
навантаження.
Потім характер зміни епюри реактивних тисків основи по підошві 
розкритого наконечника був проаналізований в польових умовах (мал.13), 
причому досліди також проводилися на середньозернистому піску з середньою
о #
густиною р= 1,69г/см , вологістю біля 1,5 % [14,16].
Для забезпечення повного контакту підошви розкритого наконечника з 
ґрунтом поверхня основи ретельно вирівнювалася за рівнем. При налипанні в 
центральній частині наконечника розташовувалася жорстка плита, яка 
імітувала заливання цементного розчину в порожнину палі.
5
Мал. 11. Пристрій для вилучення пластинок -  «датчиків».
41
Мал. 12 Випробування наконечника на Мал. 13 Випробування в
піщаній основі в ІООтонному пресі. полігонних умовах з метою
виявлення контактної епюри по 
підошві розкритого наконечника.
Кут тертя ґрунту по металу для обробки результатів випробування 
визначався в межах 16 -  17 градусів на спеціальному пристрої для 
досліджуваного ґрунту. Коефіцієнт бічного тиску £, обчислювався в залежності 
від значення коефіцієнта Пуасона ц. Результати полігонних випробувань при 
середньому тиску до 0,6 МПа приведені на мал.14[34].
42
Мал. 14 Епюри розподілу контактних напружень на підошві розкритого 
наконечника.
43
Епюри побудовані для всіх поперечних і повздовжніх перерізів по відповідним 
середньоарифметичним значенням відліку в симетрично розташованих точках. 
Для кожної пластинки відхилення значень ординат від 
середньоарифметичного не перебільшували 15%. Із мал. 14 видно, що під 
розкритим наконечником на піщаній основі на глибині біля 1 м були отримані 
при середньому тиску до 0,4МПа сідлоподібні епюри реактивних зусиль 
ґрунту, які при подальшому збільшенні навантаження приймали параболічну 
форму. Наближеним способом підраховувалися об’єми епюр реактивного 
тиску ґрунту по підошві розкритого наконечника для кожного досліду при 
середньому тиску від ОДМПа до 0,65МПа та порівнювалися з зовнішнім 
навантаженням. В таблиці 5 приведено порівняння обчисленого обсягу 
експериментальної епюри з величиною зовнішнього навантаження ( при 
аср=0,2МПа та оср=0,6МПа.)
Проведені випробування та виробничі обчислення дозволили отримати 
наступний висновок. Прийнята методика дозволяє виявити епюри розподілу 
реактивного тиску ґрунту під лопатями розкритого наконечника. Ця методика, 
завдяки своїй простоті, дає можливість отримати потрібну точність шляхом 
багатократного повторення дослідів. Епюри розподілу реактивного тиску 
ґрунту можуть уточнюватися шляхом введення поправки, що отримана при 
порівнянні експериментальної епюри з величиною прикладеного 
навантаження. Проведені випробовування показали, що при чотирьохкратному 
повторенні дослідів обчислені обсяги експериментальних епюр відхилялися 
від величини найбільшого навантаження приблизно на 3,6%.
На піщаній основі по підошві розкритого наконечника при середньому 
тиску до ОДМПа були отримані сідлоподібні епюри реактивного тиску ґрунту. 
При подальшому збільшенні напруження епюра змінює свою форму та 
становиться параболічною.
Врахування дійсного характеру розподілу реактивного тиску дає 
можливість зменшити згинальний момент в конструкції наконечника паль 
відносно грані стовбура приблизно на 3 %.
44
Таблиця 5 Порівняння обсягу експериментальної епюри з величиною 
зовнішнього навантаження
№ При бср=0,ЗМПа При бср=0,6МПа
досліду Зовнішнє £=17,5=0,42 Зовнішнє £=17, 5=0,42
зусилля, Реактивний Похибка, зусилля, Реактивний Похибка,
т опір, т % т опір, т %
1 9,8 9,2 -5,5 29,4 38,4 +30,1
2 9,8 7,5 -29,8 29,4 34,4 +11,7
3 9,8 11,4 +16,8 29,4 40,0 +36,0
3.2.2. Дослідження роботи наконечника палі з визначенням напружень в 
елементах розкритого наконечника
Напружений стан елементів розкритого наконечника при збільшенні
навантаження визначають тензометричним способом. Випробування 
наконечника відбувалося у два етапи: спочатку в пресі з зусиллям до 100т на 
основі із піщаної подушки, потім в пресі з зусиллям до 300т на двох опорах, 
розташованих посередині кожної лопаті. Першопочатково наконечник в 
розкритому вигляді встановлювався в центрі преса на ущільнену піщану 
подушку товщиною 20 см, укладеною на його нижній плиті. Розміри піщаної 
подушки в плані визначалися габаритними розмірами розкритого наконечника 
палі плюс смуга за всім його периметром шириною Ь —25см, де Ь1 -  довжина 
чавунних гир, що імітують привантаження.
Піщана подушка основи влаштовувалася в огородженні із швелерів з 
внутрішніми розмірами лотка 192x87 см, що утворився при цьому.
На поверхні елементів наконечника паль в місцях вказаних на мал.15, 
наклеювалися дротові датчики, які призначені для виміру фібрових 
деформацій та напружень в металі.
Попередньо виконувалося визначення границі міцності і модуля пружності 
зразка сталі, з якої виготовлений наконечник. Вимірювання напружень в 
елементах розкритого наконечника під впливом зовнішнього навантаження 
проводилося за допомогою приладу АіД-1[34].
Навантаження до наконечника прикладалося ступенями по 20т., при 
навантаженні в 40 т було досягнуто граничний стан піщаного ґрунту, тобто 
розкритий наконечник розпочинав помітно заглиблюватися в пісок лотка. 
Після цього було виконане розвантаження наконечника і його перенесли в
45
300т прес, де він був встановлений на дві опори спеціального піддону (мал.16). 
Проаналізовані результати випробувань металевого наконечника палі. При 
навантаженні в 100т випробування були зупинені із-за втрати стійкості 
опорної рамки [13,17].
При вивченні напруженого стану елементів наконечника вияснилося, що 
слабким місцем даної експериментальної конструкції наконечника була 
опорна рамка. У зв’язку з цим виникла потреба у підвищенні її жорсткості. 
Крім того вияснилося, що при наявності в лопаті трьох ребер жорсткості, вони 
вмикаються в роботу неодночасно і ,окрім цього, вимірювані в них 
напруження отримали менше розрахункових.
В результаті обробки даних випробувань наконечника в його 
конструкцію були внесені наступні зміни:
1) Висота опорної рамки була збільшена з 120 до 160 мм, що забезпечило 
збільшення плеча пари зусиль, які сприймають момент реактивного 
тиску ґрунту, завдяки чому зменшилися зусилля в з ’єднувальних 
планках шарнірно-важільної системи і упорах.
2) Замість трьох ребер в лопатях наконечника були залишені тільки по два 
ребра жорсткості.
3) Для підвищення жорсткості опорної рамки до неї були приварені 
горизонтальні вставки перерізом 50x12 мм.
Після вказаної вище модернізації були проведені випробування його в 300- 
х тонному пресі на дерев’яній плиті. Загальний вигляд випробувань показаний 
на мал. 17. Схема розміщення тензодатчиків показана на мал.18. Максимальне 
навантаження при випробуванні наконечника на дерев’яній плиті досягало 
160т., але ніяких слідів руйнування елементів наконечника при огляді не 
виявлено [3 4].
46
П р й ш ш ш к е н ш
о
Мал. 15 Схема розташування тензодатчиків в елементах наконечника палі
Мал. 16 Випробування наконечника палі на двох опорах в 300 тонному пресі.
Мал. 17 Випробування наконечника палі на суцільній дерев’яній плиті в 300 
тонному пресі.
Мал. 18 Схема розташування тензодатчиків при випробуванні на дерев’яній 
плиті
Проведені дослідження показали, що наконечник, що розкривається, без 
пошкоджень витримував навантаження, що значно перебільшує розрахункове. 
Це свідчить про достатню надійність прийнятої конструкції наконечника палі. 
Застосування паль з наконечником, що розкривається доцільно при 
розрахунковому навантаженні на п’яту порядку 100 т і більше [16,17].
3.2. Аналіз дослідження функціонування паль на моделях 
При розробці методики розрахунку фундаментів із паль з наконечником, що 
розкривається потрібно було вирішити питання про найбільш раціональну 
компоновку їх в кущі паль. Вивчення цього питання на натурних палях 
пов’язано з великими труднощами та має дуже велику вартість. Тому для 
попередньої сугубо орієнтовної оцінки впливу деяких факторів на роботу 
пальового фундаменту були проведені випробування на моделях паль, а потім
48
в натурних умовах проводилися досліди з фундаментами найбільш 
раціонального компонування.
Для цієї мети були виготовлені металеві моделі паль з розкритим 
наконечником і плити ростверків. Моделі ростверків мали отвори для 
різноманітних варіантів розташування паль в плані.
Загальний вигляд моделей пальових фундаментів наведений на мал. 19. 
Моделі паль були виготовлені в двох масштабах 1:10 та 1:20.
Для подальших випробувань в лабораторних умовах в якості основи 
була прийнята губка. Така основа дозволила кожний дослід проводити в 
однакових умовах, так як після розвантаження моделі фундаменту деформації 
такої основи повністю відновлювалися.
При випробуваннях моделей фундаментів на губці умовно приймалося, 
що все навантаження передається на основу по підошві розкритого 
наконечника. Це припущення було прийнято тому, що для паль з розширеною 
п’ятою опір тертя ґрунту по бічній поверхні стовбура у більшості випадків 
складає приблизно 10-15% повного навантаження.
Модельні випробування проводилися в лотку, який показаний на мал. 20. 
Конструкція такого лотка була така, що дві його стінки мали можливість 
переміщуватися в напрямних за допомогою двох обтискних гвинтів. Завдяки 
такої конструкції внутрішні його розміри можна було міняти, а це в свою 
чергу, дозволило встановлювати пружну основу для визначаємих 
деформативних властивостей.
В лабораторних умовах на моделях паль з розкритим наконечником були 
вивчені питання впливу кількості паль, відстані між ними в осях і характеру 
компонування їх в пальовому фундаменті на його несучу здатність [16,17].
Для проведення випробувань лоток з внутрішніми розмірами 70x70x70 
см був заповнений технічними губками, які попередньо між собою 
склеювалися. Навантаження на модель пальового фундаменту прикладалося 
ступенями через динамометр за допомогою навантажувального гвинта. 
Ступені навантаження фіксувалися за індикатором динамометра. Осідання
49
пальового фундаменту вимірялося двома індикаторами з ціною поділки 0,01 
мм. Кожний дослід з різною кількістю паль або різною їх компоновкою в плані 
повторювався п ’ять разів.
Мал. 19 Загальний вигляд моделей пальових фундаментів.
Мал. 20 Лоток для модельних випробувань фундаментів із паль з розкритими 
наконечниками
Випробування паль проводилися на моделях двох масштабів для 
орієнтувальної оцінки того, в якому напрямку опиняється вплив масштабу 
моделі при вивченні окремих факторів, що визначають несучу здатність паль в 
натурних умовах. Оцінювання впливу окремих факторів виконувалося шляхом
50
порівняння зведеного навантаження на одну палю при однаковому осіданні 
різних моделей пальових фундаментів [17].
Результати лабораторних випробувань показали, що для всіх дослідів в 
межах прикладених навантажень дотримувалася лінійна залежність між 
напруженнями і деформаціями. В табл.6 наведене порівняння несучої 
здатності у відсотках моделей фундаментів із трьох паль з кроком 46 при 
різних варіантах компонування[34].
Таблиця 6. Порівняння несучої здатності моделей фундаментів із трьох паль з 
кроком 4сІ при різних варіантах компонування.
Схема "аірочмж)51
■ЮСШД6П» г а р а ж »
компонува
ння Е |3  [_|:—і [—І —і ~|"р—1~~|—
- т -
Несуча 100 108 111 118
здатність
у%
Те саме в 100 106 107 117
масштабі 
1:10
З даних таблиці 6 видно, що для фундаментів із трьох паль найбільш 
раціональним є розміщення їх по «трикутнику», де несуча здатність 
фундаменту найбільша. Це можна пояснити тим, що в роботу в цьому випадку 
вмикається основа в найбільшому обсязі.
Паралельне розташування трьох паль з кроком 4с1 у порівнянні з 
послідовним розташуванням розкритих наконечників приводило до 
збільшення несучої здатності фундаменту приблизно на 10-13%.
Скорочення відстані між палями з 4(1 до Зеї, при паралельному 
розташуванні наконечника паль в фундаменті призводило до зниження його 
несучої здатності приблизно на 8 відсотків [33].
51
Таблиця 7. Відносні значення несучої здатності паль в кущах з різною їх 
кількістю при відстані в осях 4сІ.
Номер Кількість паль в кущі і схема їх Несуча здатність, %
п/п. компонування М 1:20 М 1:10
1 100 100
88 87
76 81
65 74
Несуча здатність паль, що входить в склад пальового фундаменту з 
паралельними та послідовними розташуваннями наконечника при відстані між 
осями паль Зеї була приблизно на 10% менше несучої здатності одиночної палі. 
В моделях фундаментів із чотирьох та п’яти паль з кроком 46 їх різноманітне 
компонування в кущі на його несучу здатність майже не впливало.
Результати проведених випробувань показали, що при відстані між 
осями паль беї їх взаємний вплив один на одного практично не впливає.
52
В таблиці 7 показано, як використовується несуча здатність одиночної 
палі при її роботі в кущі в залежності від кількості паль, їх розташування в 
плані з відстанню в осях 4d.
Дані табл. 7 дозволяють виконати припущення, що зі збільшенням масштабу 
моделей відмінність в несучій здатності палі для кущів з різною їх кількістю 
зменшується.
Порівняння несучої здатності моделей паль і однотипних пальових 
фундаментів масштабів 1:10 та 1:20 показує, що в першому випадку несуча 
здатність більше в 2,3-2,35 разів. Отож, несуча здатність фундаментів із паль з 
наконечником, що розкривається зростає декілька швидше, ніж масштаб 
моделі.
3.4. Аналіз функціонування одиночних паль в полігонних умовах
Полігонні дослідження несучої здатності паль звичайних та з 
розширенням виконувалися на спеціально виділеній ділянці в м. Київ. 
Напластування ґрунтів дослідного майданчика характеризується даними 
полігонних колонок №1 та 2 (мал. 21 та мал. 22). Фізико-механічні 
характеристики ґрунтів цього майданчика приведені в табл. 8[34].
Табл. 8. Характеристики ґрунтів дослідного майданчика
№ Найменування Одиниця Супісок Пісок дрібний
п/п характеристик виміру
1 Об’ємна вага т/м3 1,96 1,94
2 Питома вага т/м3 2,67 2,65
3 Природна % 19,8 6,9
вологість
4 Вологість на межі % 20,1 “
текучості
5 Вологість на межі % 17,1 “
розкачування
6 Число “ 3 -
пластичності
7 консистенція - 0,9 -
53
8 Модуль
деформації
а) за МПа 27,4 36,2
компресійними
випробуваннями:
б) при МПа 18,8 50
використанні паль 
з розкритим 
наконечником як 
штамп
9 Кут внутрішнього МПа 2,5 3,6
тертя
10 Питоме зчеплення МПа 0,01 -
11 Коефіцієнт “ 0,64 0,47
пористості
II Вятцтшм Шт
і ^гята'Ш»! Мт Фтмт $ 
І і
шж/тятктв*
ШіЖттажттнії'тт * і
І ІШ ! щ1 
тт
ЙЬр&!/Ж$>' т і
■шт»
ф$ттжщГЖ;ї~- ш ;
Мал. 21 Ґрунтові умови дослідного майданчика
54
Описание Уажіікт онтетки 
грунтов и обозначения грумТаЗ ЗлиЇЇіша Ізятса 
Ні *821 аг ІаЗьі шнта
ЙІ 5
щ щ .ЩШ:
Песок
жслтоНаяю-
№РЫй
ї  V ҐҐ '8.00 7У '
і'-і
г. їо
Г| Ч 300
іжїоірлитшая&о- І
тт
т
ж  
! .
т
т
л'$ Г Г В . одРазщл'З ~ 78
іІЇРшецМ'ЯО
550 $.т\
вІЇРажцМ -8.0
жЛшк
СЄеРлШш&тта-
Мал. 22 Ґрунтові умови дослідного майданчика
З метою вивчення характеру геологічних напластувань та фізико-механічних 
властивостей ґрунтів експериментального майданчика було виконане 
розвідувальне буріння. Схема розташування свердловини приведена на мал. 
23.
Проби ґрунту відбиралися спеціальним стаканом, який виготовлений із 
труби. Стакан кріпився в нижньому кінці штанги, завдяки чому була 
можливість отримати зразки непорушеної структури на відмітці розкритих 
наконечників паль.
55
$
сі. В
ві.5 <ю&;
т т м /оо
Мал. 23 Схема розташування свердловин і розміщення дослідних паль
Мал. 24 Загальний вигляд випробування одиночних паль
При розвідувальному бурінні ґрунтові води не виявлені. На мал. 21 та на 
мал. 22 видно, що вістря декількох звичайних паль (№№3,4,5) знаходилися в 
піщаному ґрунті, а інших (№№1 та 2) та паль з наконечником, що
56
розкривається (№№6,7,8) -  в супіску, що підстеляється тим самим піщаним 
ґрунтом. Всі випробувальні палі були виготовлені перерізом 35x35 мм, 
довжиною 3 м. забивка паль здійснювалася віброзанурювачем ВВИС 29/11.
На дослідному майданчику палі забивалися в такій послідовності. 
Спочатку були занурені палі з наконечником, що розкривається. Потім були 
забиті звичайні залізобетонні пробні палі та анкерні палі. Витрати робочого 
часу на занурення однієї палі з наконечником, що розкривається складалися із 
потрібного часу на занурення звичайної палі плюс час додаткових операцій -  
висмикування на висоту наконечника і контроль розкриття наконечника в 
ґрунті. В ґрунтових умовах експериментального майданчика додаткові витрати 
робочого часу для кожної палі з наконечником, що розкривається складали 
біля 10-15 хвилин.
При забивці паль з наконечником, що розкривається, для кожної з них 
вимірювалася глибина занурення, потрібного для повного розкриття лопатей 
наконечника. Палі що випробовуються занурювалися з таким розрахунком, 
щоб голови всіх паль були приблизно на одному рівні. Після забивки паль 
виконувалося вирівнювання поверхні їх голови. Потім згори укладалася 
металева плита, на яку і встановлювалися гідравлічні домкрати. Упором для 
домкратів був анкерний пристрій. В якості анкерних паль використовувалися 
звичайні залізобетонні палі такого же перерізу і довжини як пробні палі. Для 
проведення натурних випробувань паль був запроектований і виготовлений 
металевий стенд із двотаврових балок № 55 на зусилля в 500т. Виходячи з 
цього навантаження були розраховані головна та другорядні балки, а також 
вузли кріплення стенда до анкерних паль. Зусилля на палі передавалося за 
допомогою 200 тонних гідравлічних домкратів.
Для можливості роздільного визначення опору ґрунту на бічній поверхні 
палі та по її п ’яті, дві звичайні палі після забивки були висунені на висоту біля 
10 см. Розташування всіх паль показано на мал. 23[34].
57
Палі на дослідному майданчику були забиті з таким розрахунком, щоб 
забезпечити кожний ряд паль, що випробовується достатньою кількістю 
анкерних паль.
Несуча здатність одиночних паль в полігонних умовах визначалася 
випробуванням статичним навантаженням.
При випробуванні паль навантаження додавалося прикладанням 
ступенями. Для звичайних паль ступень була призначена 10 т, а для паль з 
наконечником, що розкривається -  20 т. На кожному етапі завантаження 
виконувалося вимірювання осідання палі.
Вимірювання вертикальних переміщень паль при їх випробуванні 
здійснювалася прогиномірами Максимова і нівеліром зі взяттям відліку за 
лінійкою, що прикріплена до голови палі. Прогиноміри кріпилися до 
металевих балок, опори яких були винесені за межі зони впливу анкерних 
паль. Наряду з вимірюванням осідання палі, що випробовується, фіксувалося 
також переміщення догори анкерних паль.
Кожна ступень навантаження при випробуваннях витримувалася до 
умовної стабілізації осідання, коли її приріст за останню годину складав не 
більше 0,1 мм. Випробування вели до навантаження, по досягненні якого палі 
давали різке осідання (зрив) або до максимальної вантажопідйомності 
гідравлічних домкратів при випробуванні паль з наконечником, що 
розкривається.
В першу чергу були випробовувані дві звичайні палі №1 та №2, які 
попередньо були припідняті. Це дозволило оцінити граничне висмикувальне 
зусилля, яке можна було передати на анкерні палі. Припідняті палі 
випробовувалися до зриву по бічній поверхні, а потім вони були занурені за 
допомогою домкрата на глибину, де вістря палі увійшло в контакт з 
ущільненим ґрунтом основи. Далі випробування виконувалося як для 
звичайних пробних паль.
58
За даними випробувань паль №1 та № 2 опір ґрунту на бічні поверхні 
палі складав відповідно 38,0 т та 40,0 т. Загальний вигляд випробування 
одиночних паль статичним навантаженням приведений на мал. 24.
На мал. 25 наведені графіки випробувань паль з розкритим 
наконечником (№№6,7,8) і звичайних паль таких же розмірів (№№1,2). Криві 
залежності осідань паль від прикладеного навантаження показують, що 
стовбур палі з наконечником, що розкривається не дає зриву, який 
спостерігався при випробуванні статичним навантаженням звичайних паль, у 
зв’язку з чим нові палі за характером передавання вдавлювального осьового 
зусилля наближаються до роботи фундаментів глибокого закладання[34].
Мал. 25 Графіки випробування: 1 -  паля №7; 2 -  паля № 6; 3 -  паля №8; 4 -  
паля № 2; 5 -  паля № 1 (№6,7,8 -  палі з розкривним наконечником, №1,2 -  
звичайні забивні палі).
Якщо з цих позицій поставити мету знайти граничне осідання палі з 
розкривним наконечником, то можна користуватися граничними 
деформаціями основ будівель і споруд з поправкою на вплив сусідніх паль.
Приведені нижче результати відповідних випробувань показали, що 
вплив кожної сусідньої палі при паралельному розташуванні трьох паль з 
розкритими наконечниками, розташованих з кроком 46, опиняється в 
збільшенні осідання приблизно на 20%.
Тоді враховуючи, що для найбільш чуттєвих до осідань будівель і 
споруд Бпр^Бсм при наявності в фундаменті трьох паль з розкритим 
наконечником осідання основи не повинне перевищувати 80=8пр/1,4 = 
8,0/1,4=5,7 см. Отож, несуча здатність паль з розкривним наконечником на
59
основі розрахунку за другим граничним станом може бути прийнята за 
графіком залежності б=ґ(Р) щ о  дорівнює навантаженню, при якому осідання 
склало 80 — 57 мм.
При чотирьох палях в кущі б0 = 5Омм, а при більшій кількості паль можна
прийняти б0 = 40 мм. Але знайдена таким чином несуча здатність паль не
повинна перебільшувати її несучої здатності за першим граничним станом:
Р=1шіРн, (5)
де к -  коефіцієнт однорідності ґрунту, який приймається кЮ,8; т  - коефіцієнт 
умов роботи, який приймається т =  1,0;
Рн -  нормативний опір палі, який визначають за графіками залежності осідання 
від навантаження.
В нашому випадку, коли зрив палі не має місце в якості Рн, можна прийняти 
навантаження, що відноситься до точки кривої 8=Ї(Р), де приріст осідання від 
наступної ступені навантаження перебільшує більш ніж в два рази приріст від 
попередньої ступені навантаження. Якщо на графіку 8=:Г(Р) немає точки, що 
задовольняє даній умові, то в якості Рн можна прийняти максимальне 
навантаження, яке прикладене до палі при її випробуваннях.
В табл. 9 приводяться значення розрахункових навантажень на палі з 
розкривним наконечником, які знайдені за графіками випробувань за умови 
досягнення осідання 80=57мм, а також та частина розрахункового 
навантаження, яка приходиться на п’яту палі[34].
Таблиця 9. Граничні та розрахункові навантаження на палі з розкривним 
наконечником
№ Граничні на вантаження за розрахункове навантаження, т Фактичне 
палі даними вип зобувань, т осідання 
за бічною по повне, при за Прий основи 
поверхнею п’яті рн 80- 5,7см. нормативним няте при Р 
опором Р в см.
ґрунту
основи 0,7 рн
6 40 165 205 130 148,5 130 5,7
7 40 160 200 133 140,0 133 5,7
8 40 165 205 178 140,0 140 2,3
60
Для палі № 8 розрахункове навантаження прийняте не за граничним 
навантаженням, а по максимальному навантаженню в досліді при коефіцієнті 
однорідності основи к=0,7. При випробовуванні домкратом великої 
вантажопідйомності, Р можна було б прийняти більше 140т.
3.5. Аналіз дослідження функціонування фундаментів із паль з розширеннями 
Визначення несучої здатності паль 
Звичайні палі. Площа поперечного перерізу палі Р= 0,85x0,85=0,1225м ; 
периметр и=4х0,35 = 1,4 м; робоча довжина палі в ґрунті Ь=7,5 м. 
нормативний опір дрібного щільного піску Ян піску = 210x1,3 = 275 т/м2, а для 
супіску Ян супіску = 85 т/м2; нормативний опір ґрунту по бічній поверхні палі Г = 
0,85 т/м2. Несуча здатність звичайної палі визначається за формулою:
а) під вістрям палі пісок: Роб = 0,7x1,0(275x0,1225+1,4x0,85x7,5) =30,5т.
б) під вістрям палі супісок: Роб = 0,7x1,0(85x0,1225+1,4x0,85x7,5) =13,5т.
Палі з розширеннями (розкривним наконечником): несучу здатність таких 
паль визначаємо за тією ж формулою, але при визначенні опору під підошвою 
палі вводимо коефіцієнт збільшення площі розкритого наконечника. Для паль, 
що випробовуються коефіцієнт збільшення площі п’яти був таким, що 
дорівнює п=4.
а) під розкритим наконечником палі пісок:
Рнак= 1,0x0,7(4x275x0,1225+1,4x0,85x7,5) =108,5т.
б) під розкритим наконечником палі супісок:
Р н а к  = 1,07(4x85x0,1225+1,4x0,85x7,5) =35,Зт.
В таблиці 10 наводимо дані про несучу здатність паль з розкривним 
наконечником по п ’яті у порівнянні з розрахунками ДСТУ.
Таблиця 10. Порівняння несучих здатностей паль з розкривним наконечником 
по п’яті за даними випробувань та за ДСТУ______________ __________________
№ палі Прийняте розрахункове Несуча здатність Несуча здатність 
навантаження при по п’яті по п’яті 
випробування Р, т Р= 0,7x40, т 0,7x41,6, т
6 130 102 29,1
7 133 105 29,1
8 140 112 29,1
61
За результатами випробувань паль з розкривним наконечником були 
обчислені модулі деформації Грунту.
При обчисленні модулів деформації виходили з прийнятого 
розрахункового навантаження на палю за відніманням фактичного опору 
ґрунту за бічною поверхнею палі (40т.). ці дані приведені в табл. 11.
Таблиця 11. Значення модулів деформації основи за результатами 
випробування паль з розкривними наконечниками.
№ палі Розрахункове Р - 40т = Осідання Модуль 
навантаження, Р, т основи, 8о, см деформації Е, 
МПа
6 130 90 5,7 18,2
7 133 93 5,7 18,3
6 140 100 2,3 50,0
З даної таблиці 11 видно, що модулі деформації основи для паль №№ 6 
та 7 практично дорівнюють між собою. Значно більше значення модуля 
деформації для основи палі №8 пояснюється заляганням піщаного ґрунту під 
п’ятою цієї палі значно ближче, ніж під палями №6 та №7. Похилий пласт 
щільного дрібного піщаного ґрунту залягав нижче п’ят палі №6 та №7, на 
глибині біля 0,9 м, а під п’ятою палі №8 менше 0,5 м.
В таблиці 12 приведені дані порівняння несучих здатностей паль з 
розкритим наконечником і звичайних паль, коли п’ята палі знаходилася в 
супіску.
Таблиця 12. Порівняння розрахункових навантажень по п’яті, обчислених за 
ДСТУ та отриманих за результатами випробувань.
Звичайні палі Палі з розширеннями
За ДСТУ За результа Відношення За ДСТУ За результа Відношення
П б тами К1= Р о б  /  Р"об Р'нак тами К2=
випробувань випробувань рі / ріі 
1 нак' 1 нак
Р Иоб Р Иоб
7,3 22,8 3,1 29,1 108,5 3,5
За даними таблиці 12 видно, що величини коефіцієнтів Кі та К2, які 
характеризують відношення розрахункових навантажень за п’ятою одного 
порядку, тобто порівняльні випробування звичайних паль та паль з
62
розкривним наконечником показали, що несуча здатність останніх за опором 
ґрунту під нижнім кінцем приблизно пропорційна величині опорної площі. 
Осідання паль при повторному навантаженні.
На дослідному майданчику вивчалися осідання паль з розкривним 
наконечникам при повторному навантажуванні. На мал. 26 представлені 
суміщені графіки залежностей між навантаженням і осіданням при повторних 
навантаженнях. Із мал. 26 видно, що багаторазове прикладання навантаження 
на палю з розкритим наконечником приводило спочатку до зменшення її 
осідання, а потім, приблизно після п’ятого повторного навантаження, 
проявлялися вже тільки пружні деформації ґрунтів основи. Про це ще свідчить 
графік зменшення осідань основи при повторних навантаженнях, приведений 
на мал. 276. графік побудований за середніми значеннями зменшення осідань в 
% для паль №№ 6,7,8 при повторних навантаженнях до 120т[34].
Мал. 26 Суміщений графік випробування палі №7 при багатократному 
завантаженні (І,II,III,IV,V -  етапи занурення)
63
8 : Ш т  /20 №  Р.т
-ч.VЧ
\ ччЧ
\
V
Мал. 27 Залежність осідання палі №7: а) - від навантаження; б) - від кількості 
етапів; 1 -  через рік після забивки в ґрунт; 2 - після прямого навантаження; 3 -  
через місяць після забивки в ґрунт.
На мал. 27а приведені графіки випробувань паль з розкривним 
наконечником №7, виконаних через один місяць після забивки в ґрунт, після 
п’ятого навантаження та через рік.
З цих графіків видно, що при повторному випробуванні палі, 
проведеному через рік навантаження більше 120 т викликало вже менше 
осідання палі.
Це можна пояснити тим, що якщо попередні випробовування цієї палі 
проводилися в умовах, коли рівень ґрунтових вод декілька перебільшував 
відмітку п’яти палі, то при випробуванні в наступному році горизонт 
ґрунтових вод понизився, завдяки чому відбулося ущільнення основи 
фільтраційними зусиллями[34].
64
На мал. 28 приведені графіки випробувань паль №№6,7,8, виконаних 
через рік. При повторних випробуваннях осідання опинилося значно меншим, 
ніж при першопочаткових випробуваннях цих паль.
Мал. 28 Графіки повторних випробувань паль з розкривним наконечником 
через рік.
Аналіз результатів полігонних досліджень дозволяє сказати наступне:
1. Відношення несучої здатності паль з розкривним наконечником та 
звичайних паль таких же розмірів складає в середньому при розрахунках 
за ДБН, К3=59,5/19,2 = 2,61, а за даними випробувань К4= 134,3/49=2,74, 
тобто для ґрунтових умов дослідного майданчика одна паля з 
розкривним наконечником може замінити майже три звичайні палі.
2. Відношення розрахункових навантажень паль з розкривним 
наконечником та звичайних паль за опором ґрунту під нижнім кінцем 
приблизно пропорційна величині опорної площі.
3. Палі з розкривним наконечником не дають зриву, який спостерігається 
при випробуванні звичайних паль . тому нові палі, по видимому можна 
розрахувати по деформаціям як фундаменти глибокого залягання з 
урахуванням взаємного впливу сусідніх паль.
4. Найбільший ефект може бути отриманий від застосування паль з 
розкривним наконечником при будівництві в ґрунтових умовах, що 
виключають можливість використання тертя по бічній поверхні паль, і 
тим більше, якщо верхні шари ґрунту, що прорізаються стовбуром палі, 
передають негативне тертя на її бічну поверхню (болотистий ґрунт, 
свіжа насип тощо)
65
4) Дослідження роботи фундаментів із паль з розкривними наконечниками.
З метою розробки методики розрахунку фундаментів з паль з 
розкривним наконечником на дослідному майданчику були проведені спільні 
випробування трьох паль з паралельно розташованими наконечниками при 
кроку між ними 4д (мал. 23) та фундамент із трьох таких паль, розташованих 
«трикутником» (мал.31).
Загальний вигляд установки для випробування трьох паль з паралельно 
розташованими наконечниками показано на мал. 29, а для випробування 
фундаменту -  на мал. 32.
Мал. 29 Загальний вигляд установки для випробування трьох паль з 
паралельно розташованими наконечниками.
Всі палі були перерізом 35x35 довжиною 8 м., а розміри в плані 
розкритого наконечника складали 0,35x1,4 м. Дослідження взаємного впливу 
трьох паль з паралельно розташованими наконечниками проводилося за 
описаною нижче методикою.
Першопочатково до однієї із паль прикладалося навантаження в 100 т і 
замірялася її осадка. Потім, при збереженні цього зусилля, таке ж 
навантаження прикладалося і до сусідньої палі, причому замрілося додаткове 
осідання першої палі.
66
Проведені дослідження по вказаній методиці пов’язано з визначними 
труднощами, так як відомо, що прикладання навантаження до однієї палі 
викликає додаткове осідання сусідньої, а це в свою чергу викликає зменшення 
тиску на манометр домкрату.
Щоб цього не відбувалося, в досліджуваних дослідах обидва домкрати 
паралельно приєднувалися до одній гідромашині з розподільчим пристроєм, 
який забезпечував потрібний тиск для кожної палі в будь-який проміжок часу.
Графіки залежностей осідання паль від навантаження при визначенні їх 
взаємного впливу при рядовому розташуванні приведені на мал. ЗО. 
Першопочатково паля №6 випробовувалася до навантаження Р=100т; тоді 
осідання склало 8=32,6 мм. Потім, при збереженні цього навантаження, до 
палі №7 прикладалося зусилля Р=170т. при цьому додаткове осідання палі №6 
від впливу палі №7 склало Азі=4,7 мм, що склало 14,5 % першопочаткового 
осідання палі №6.
Аналогічно була випробувана паля №8 навантаженням Р=120 т., (осідання 15 
мм). Повторне завантаження палі №7 зусиллям Р=120 т викликало додаткове 
осідання палі №8 А82=3,1 мм, що склало біля 20% її першопочаткового
осідання [3 4].
67
Мал. ЗО Залежність осідання паль від навантаження при взаємному впливу: 1 -  
палі №7 та №8; 2 -  палі №6 та №7. [34]
Результати полігонних досліджень показали, що при паралельному 
розташуванні наконечників паль з кроком 4сІ потрібно враховувати додаткове 
осідання, яке викликане впливом кожної із двох суміжних паль, яке за даними 
випробування складає 20 % осідання одиночної палі.
Як було відмічене в п 2, модельні випробування фундаментів із паль з 
розкривним наконечником дозволили виявити раціональні схеми 
компонування при різній кількості паль в кущі. Тому для випробування в 
полігонних умовах був прийнятий фундамент з трьох паль (№№10,11,12), 
розташованих «трикутником» (мал. 31).
Пальовий фундамент випробовувався на тому самому майданчику, що і 
одиночні палі з розкривними наконечниками. Занурення паль здійснювалося 
віброзанурювачами ВВпс32/19 за такою технологією, як і занурення 
одиночних паль з розкривними наконечниками. Після забивки паль був
68
влаштований низький залізобетонний ростверк із бетону класу СІ 5. 
Випробування пальового фундаменту проводилося через 28 днів після 
бетонування ростверку. Зусилля на фундамент передавалося за допомогою 
500-тонного гідравлічного домкрату. Упорами для домкратів служила анкерна 
система, яка складалася із головної балки (чотири двотаври №55, посилені 
сталевими листами), трьох другорядних балок (спарені двотаври №55) та 
шістьох упорних балок (двотаври №55). Все навантаження, що утворювалося 
домкратом сприймалося двадцятьма анкерними палями (мал. 32) [34].
Мал. 3 1 Схема розташування паль в фундаменті на дослідному 
майданчику [34].
69
Результати випробування пальового фундаменту приведені на мал. 33; 
там же для порівняння показані графіки 8=ґ(Р), одиночної палі з розкривним 
наконечником №8 та звичайної палі №9. При навантаженні в 500т, яке 
передавалося через ростверк, пальовий фундамент отримав осідання 25 мм. 
Потім при збереженні навантаження в 500т, під ростверком була виконана 
виїмка ґрунту. Тоді пальовий фундамент отримав додаткове осідання біля 6 
мм. Це вказує на те, що частина навантаження (біля 20% від повної величини) 
передавалася на ґрунт безпосередньо ростверком[34].
Мал. 32 Загальний вигляд випробування пальового фундаменту.
Мал. 33 Розташування паль і графіки випробувань статичним навантаженням:
а. 1 -  пальовий фундамент з трьох паль з розкривним наконечником 
№№ЮД 1,12 , 2 - одиночна така паля № 8, 3 - звичайна паля № 9;
б. -  розташування «трикутником»; в. -  «зірочкою» [34].
70
На мал. 34 приведені графіки деформацій основи палі з розкривним 
наконечником і такої ж палі в кущі. З цього графіку видно, що при однаковому 
навантаженні на палю її осідання при роботі в кущі не набагато перебільшує 
відповідне осідання одиночної палі. Відсутність різкої відмінності в осіданні 
служить непрямим підтвердженням вище приведених міркувань про те, що за 
характером свої роботи палі з розкривним наконечником наближуються до 
роботи окремих фундаментів.
Мал. 34 Графіки випробувань паль з розкривним наконечником: 1 -  одиночна 
паля; 2 -  паля в кущі з трьох паль[34].
3.6. Техніко-економічна ефективність використання паль з розширеннями
Таблиця 13 Рекомендації по вибору розрахункової схеми для обчислення 
основи фундаментів
Схема Відстань між Рекомендована методика розрахунку
розташування палями 3 урахуванням За площею
паль взаємного впливу умовного
фундаменту
Однорядне <4(1 +
46 +
>4(1 +
Трикутником <4с1 +
4с1 + +
>4(1 +
Кущ із чотирьох <4(1 +
паль
4(1 + +
>4<1 +
71
Таблиця 14 Співвідношення економічної ефективності паль з 
розширеннями зі звичайними забивними палями
№ п/п Найменування Одиниця Звичайна Паля з
виміру паля розширеннями
1. Переріз паль марки 300 35x35x1200 35x35x1200
2 Об’єм з/б м3 1,47 1,47
3. Витрата сталі на палю кг 272 272
4. Вартість стовбура палі у.о. 77,42 77,42
вагою 3,7 тон
5. Вага башмака кг - 206
6 . Вартість башмака у.о. - 54,8
7. Витрати праці по забивці у.о. 16,61 16,61
палі
8 Висмикування паль до їм у.о. 10,17
Разом витрат у.о. 93,61 159,0
9 Несуча здатність палі тон 41,0 107,0
10 Витрати на 1 тонну у.о. 2,22 1,48
несучої здатності палі
Паля з розширеннями економніше звичайної на 33%
11 Об’єм залізобетону м3 1,56 1,96
ростверку на 1 палю
12 Вартість ростверку у.о. 73,32 92,12
13 Вартість ростверку на 1 у.о. 1,8 0,86
тону несучої здатності,
14 Разом на 1 тону несучої у.о. 4,02 2,34 або 58%
здатності фундаменту
72
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
1. Виконано дослідження та аналіз наукових і практичних завдань щодо 
обґрунтування конструктивно-технологічних рішень влаштування 
фундаментів будівель і споруд із використанням паль з розширеннями для 
отримання найоптимальніших варіантів по ефективності.
2. Проаналізовано основні принципи отримання розширених п’ят паль в 
залежності від ґрунтових умов і визначних зовнішніх факторів. Міцність палі 
звичайної залізобетонної забивної без розширеної п’яти за матеріалом по 
довжині стовбура в багатьох випадках недовикористовується на вельми 
значний відсоток. Це вирішується збільшенням площі опори палі біля її 
нижнього кінця, зробивши розширення в таких конструктивно-технологічних 
рішеннях. Палі з розкривним наконечником мають значно більшу несучу 
здатність, ніж звичайні забивні палі таких же розмірів. Завдяки цьому 
досягається повне використання міцності матеріалу стовбурів паль, 
скорочення їх кількості в 2,3 -  3 рази і більше, відповідне зменшення розмірів 
ростверку та зниження вартості фундаменту приблизно в 1,5 рази.
3. Аналіз полігонних випробувань показав, що підвищення несучої здатності 
паль з розкривним наконечником по п’яті у порівнянні зі звичайною забивною 
палею приблизно відповідає збільшенню площі обпирання на ґрунт.
4. Завдяки великої опорної площі паль з розкривним наконечником вони не 
дають зриву, який спостерігається при випробуванні звичайних паль, тому 
можна розраховувати осідання такої одиночної палі як осідання фундаменту 
глибокого залягання. Осідання фундаменту можна визначити по осіданню 
такої одиночної палі з урахуванням взаємного впливу сусідніх паль.
5. При рядовому розташуванні паль з розкривним наконечником на відстані 46 
додаткове осідання, яке викликане впливом суміжних паль, за даними 
випробування складало біля 20% осідання одиночної палі
6. Проаналізовані проведені в лабораторних і полігонних умовах дослідження 
по виявленню характеру розподілу реактивного тиску піщаного ґрунту по 
підошві розкритого наконечника, в результаті чого встановлено, що при малих
73
напруженнях до 0,4 МПа епюра має сідлоподібну форму, яка при подальшому 
збільшенні напруження трансформується в параболічну. При розрахунку 
конструкції наконечника палі з урахуванням параболічної епюри реактивного 
тиску ґрунту замість прямокутного забезпечується зниження згинальних 
моментів приблизно на 30 відсотків.
7. Проаналізована методика розрахунку несучої здатності паль з розкривними 
наконечниками з урахуванням співвідношення його розмірів і дійсного 
характеру розподілу реактивного тиску під його лопатями.
8. Проаналізована методика розрахунку осідання одиночної палі з розкривним 
наконечником з використанням сучасних рішень. Така методика потрібна 
також для визначення напружень в основі фундаменту. Обчислена 
ефективність. Також проаналізовані методики та проведені аналізи 
лабораторних випробувань фундаментів з моделями паль з розкривними 
наконечниками на пружній основі для порівняльної оцінки різних схем 
компонування паль в кущі, на основі яких був оптимізований тип фундаменту 
для випробування в полігонних умовах.
9. Проаналізована методика розрахунку осідання фундаменту із паль з 
розкривними наконечниками, що враховують кількість паль в кущі та відстань 
між ними.
10. Робота розкритого наконечника палі була досліджена за допомогою 
тензодатчиків при випробуванні в 300 тонному пресі. Проаналізовані дані цих 
випробувань дозволили покращити і полегшити конструкцію наконечника.
11. При випробуванні пальового фундаменту із трьох паль нової конструкції 
було встановлено, що біля 20% всього навантаження передавалося на основу 
безпосередньо ростверком.
12. Проаналізовані рекомендації по технології занурення паль з урахуванням 
гідрогеологічних умов будівельного майданчика. Є можливість зменшення 
вартості фундаментів на 35%.
ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
